Коллоид хэрхэн хийх вэ
Коллоидын тодорхойлолт
Коллоид гэдэг нь нэг бодис нь маш жижиг хэсгүүдийн хэлбэрээр өөр бодис дотор тархдаг олон янзын холимог юм. Коллоид дахь хэсгүүдийн хэмжээ нь ихэвчлэн 1-1000 нанометрийн хооронд байдаг тул хэсгүүдийг нүцгэн нүдээр харах боломжгүй боловч электрон микроскопоор харж болно. Коллоидууд нь өвөрмөц шинж чанартай байдаг, учир нь тархсан хэсгүүд нь тунадасждаггүй бөгөөд тархалтын орчинд жигд тархсан хэвээр байдаг. Энэ үзэгдэл нь Брауны хөдөлгөөнөөс үүдэлтэй бөгөөд коллоид хэсгүүд нь тархалтын орчны молекулуудтай мөргөлдсөний улмаас санамсаргүй байдлаар хөдөлсөөр байдаг.
Коллоидын төрлүүд
Коллоидуудыг дисперсийн үе шат болон дисперсийн орчинд үндэслэн ангилж болно. Коллоидын зарим түгээмэл төрлүүдэд дараахь зүйлс орно.
1. Тун: Шингэн дотор тархсан хатуу хэсгүүд. Жишээ нь: будаг, бэх.
2. Эмульс: Бие биедээ уусдаггүй хоёр шингэний холимог. Жишээ нь: сүү, майонез.
3. Аэрозоль: Хийн орчинд тархсан хатуу эсвэл шингэн хэсгүүд. Жишээ нь: манан, утаа.
4. Гель: Шингэн орчин дахь хатуу хэсгүүдийн харилцан уялдаа холбооноос шалтгаалан тор хэлбэртэй/тор хэлбэртэй бүтэцтэй коллоид систем. Жишээ нь: вазелин, агар-агар.
5. Хөөс: Шингэн эсвэл хатуу хэлбэрээр тархсан хий. Жишээ нь: савангийн хөөс, сахлын тос.
Коллоид үүсгэх арга
Коллоидуудыг дисперсийн арга ба конденсацийн арга гэсэн хоёр үндсэн аргаар хийж болно.
Тархалтын арга
Дисперсийн арга нь том хэсгүүдийг коллоид бөөмс болгон бутлах үйл явц юм. Дисперсийн аргыг ашиглан коллоид үүсгэх хэд хэдэн аргыг энд оруулав.
1. Нэгэн төрлийн болгох
Гомогенжүүлэлт гэдэг нь үрэлт эсвэл өндөр даралт зэрэг механик хүчийг ашиглан том хэсгүүдийг жижиг хэсгүүд болгон бутлах механик процесс юм. Энэ процессыг хүнсний үйлдвэрт нэгэн төрлийн сүү эсвэл сүмс зэрэг бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг.
2. Пептжилт
Пептжилт гэдэг нь пептжих бодис ашиглан том хэсгүүдийг коллоид хэсгүүд болгон задлах үйл явц юм. Энэхүү пептжих бодис нь том хэсгүүдийг орчинд тархсан жижиг хэсгүүд болгон задлахад тусалдаг. Жишээлбэл, тодорхой электролитийн тусламжтайгаар усанд шавар хийх.
3. Хэт авианы шинжилгээ
Энэ арга нь хэт авианы долгион ашиглан том хэсгүүдийг коллоид хэсгүүд болгон задалдаг. Хэт авианы долгион нь хэсгүүдэд өндөр энерги дамжуулж, тэдгээрийг жижиг хэсгүүд болгон задалдаг.
Конденсацийн арга
Конденсацийн арга нь жижиг хэсгүүд нэгдэж (конденсацлагдаж) коллоид бөөмс үүсгэдэг процесс юм. Энэ арга нь дараах хэд хэдэн аргыг агуулдаг:
1. Химийн урвалууд
Химийн урвалыг жижиг молекулуудаас коллоид бөөмс үүсгэхэд ашиглаж болно. Ашигласан химийн урвалын зарим жишээнд гидролиз, исэлдэлт-ангижралт, тунадасжилт орно. Жишээлбэл:
– Гидролиз: FeCl3 нь усанд нэмэхэд гидролизд орж коллоид Fe(OH)3 үүсгэдэг.
– Исэлдэлт: H2S хий нь SO2 хийгээр исэлдэж коллоид хүхэр үүсгэдэг.
– Бууруулах: AgNO3 уусмалыг NaBH4-ээр бууруулж коллоид мөнгө болгон хувиргадаг.
2. Уусгагчийг солих
Энэ арга нь ууссан бодис нь коллоид бөөмс хэлбэрээр нарийн тунадасждаг уусгагчийг өөрчлөхийг хамардаг. Уусгагчийн туйлшрал эсвэл температурын өөрчлөлт нь коллоид бөөмс үүсэхийг өдөөж болно.
3. Соль-гелийн арга
Соль-гель арга нь хатуу сүлжээ буюу гель үүсгэдэг соль (шингэн фаз)-ыг ашигладаг арга юм. Энэ процессыг ихэвчлэн керамик материал болон цахиурын гель үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Коллоид үүсэх жишээнүүд
Дээрх аргуудыг ашиглан коллоид үүсгэх алхмуудыг доор харуулав.
Төмрийн (III) гидроксид (Fe(OH)3) давс бэлтгэх
1. Саванд FeCl3 ба нэрмэл усны уусмал бэлтгэнэ.
2. FeCl3 уусмалыг усанд аажмаар хийж, тасралтгүй хутгана.
3. FeCl3 нь гидролизд орж, улаавтар хүрэн коллоид хэсгүүд хэлбэрээр Fe(OH)3 үүсгэнэ:
\[
FeCl_3 + 3H_2O → Fe(OH)_3 + 3HCl
\]
4. Холимгийг жигд болж, тогтвортой коллоид хэсгүүд үүсэх хүртэл үргэлжлүүлэн хутгана.
Коллоид хүхэр хийх
1. Хоёр уусмал бэлтгэнэ: нэг натрийн тиосульфат (Na2S2O3) уусмал болон нэг давсны хүчлийн (HCl) уусмалыг өөр өөр саванд хийнэ.
2. Натрийн тиосульфат ба HCl уусмалыг урвалын саванд холино:
\[
Na_2S_2O_3 + 2HCl → 2NaCl + SO_2 + S + H_2O
\]
3. Энэ урвал нь шингэн орчинд коллоид хэлбэрээр хүхэр (S) үүсгэдэг.
Коллоид мөнгө (Ag) хийх
1. AgNO3 болон NaBH4 зэрэг бууруулагч бодисын уусмал бэлтгэнэ.
2. AgNO3 болон NaBH4 уусмалуудыг урвалын колбонд хутгаж, үргэлжлүүлэн хутгана:
\[
AgNO_3 + NaBH_4 → Ag (коллоид) + NaNO_3 + H_2
\]
3. Энэ хольц нь шаргал эсвэл саарал өнгийн коллоид мөнгө үүсгэнэ.
Сүү-содын эмульс хийх
1. Шингэн сүү болон хийжүүлсэн ундаа (хийжүүлсэн ундаа) бэлтгэ.
2. Сүү, хийжүүлсэн ундааг шилэн саванд эсвэл шилэнд хүссэн харьцаагаар холино.
3. Гөлгөр эмульс үүстэл хольцыг хүчтэй сэгсэрнэ. Хөөс үүсэх нь эмульс байгааг илтгэнэ.
Коллоид тогтвортой байдлын хүчин зүйлс
Коллоид тогтвортой байдалд коллоид бөөмс ба тархалтын орчны харилцан үйлчлэл ихээхэн нөлөөлдөг бөгөөд дараах хүчин зүйлүүд орно.
– Цахилгаан цэнэг
Коллоид бөөмс нь ерөнхийдөө ижил цахилгаан цэнэгтэй байдаг тул бөөмсийн хооронд түлхэлт үүсдэг. Энэ нь коллоид бөөмсүүд хоорондоо бөөгнөрөхөөс (коагуляци) сэргийлдэг.
– Коллоид хамгаалагч
Коллоид хамгаалагч бодисыг ашиглах нь коллоид хэсгүүдийг тогтворжуулж, нэгтгэхээс сэргийлж бүрхэж чаддаг бодис юм. Жишээ нь желатин, PVA болон бусад хамгаалалтын бодисууд орно.
- Брауны хөдөлгөөн
Тархалтын орчны молекулуудын хоорондох мөргөлдөөнөөс үүдэлтэй коллоид бөөмсийн санамсаргүй хөдөлгөөн. Энэ хөдөлгөөн нь коллоид бөөмсийг жигд тархсан байлгахад тусалдаг.
– Ионы адсорбци
Коллоид бөөмс нь тархалтын орчноос ионуудыг шингээж, гадаргуугийн цэнэгийг нэмэгдүүлэх замаар коллоид тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлдэг.
Коллоид хэрэглээ
Коллоидуудыг янз бүрийн үйлдвэрлэл болон өдөр тутмын хэрэглээнд өргөн ашигладаг, үүнд:
- Хоол хүнс ба уух зүйлс
Коллоидуудыг зайрмаг, сүмс, жимсний шүүс, сүүн бүтээгдэхүүн зэрэг төрөл бүрийн хүнс, ундааны бүтээгдэхүүнд ашигладаг.
– Эмийн сан
Тос, тос, суспенз зэрэг эмийн бэлдмэлүүд нь эмийг илүү үр дүнтэй ялгаруулах, шингээхэд тусалдаг коллоид хэлбэрүүд юм.
– Гоо сайхны бүтээгдэхүүн
Лосьон, тос, шампунь зэрэг гоо сайхны бүтээгдэхүүнүүд нь хүссэн бүтэцтэй коллоид дисперс юм.
– Будаг, бэхний үйлдвэрлэл
Коллоидуудыг будаг, бэх үйлдвэрлэхэд өнгөний сайн тархалт болон бүтээгдэхүүний тогтвортой байдлыг хангах зорилгоор ашигладаг.
– Ус цэвэршүүлэх
Ус цэвэршүүлэх явцад коагуляци ба флокуляцийн процесс нь усанд жижиг хэсгүүдийг тунадасжуулахын тулд коллоид зарчмыг ашигладаг.
Коллоидын үйлдвэрлэлийн процесс болон шинж чанарыг сайн ойлгосноор бид тэдгээрийг янз бүрийн салбарт оновчтой ашиглаж чадна. Коллоид үйлдвэрлэл нь тогтвортой, өндөр чанартай коллоид бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхийн тулд нарийн техник, хяналт шаарддаг.
