Παρασκευή Λυόφιλων και Λυοφοβικών Διαλυμάτων

Η επιφανειακή χημεία είναι ο κλάδος της επιστήμης που ασχολείται με τη φύση των επιφανειών και τις φυσικές και χημικές αντιδράσεις μεταξύ των δύο φάσεων. Ένα ετερογενές σύστημα δύο φάσεων στο οποίο η μία φάση είναι η διεσπαρμένη φάση και η άλλη το μέσο διασποράς και το μέγεθος ενός σωματιδίου είναι μεταξύ 1-100 nm είναι ένα κολλοειδές σύστημα. Διασκορπισμένη φάση:Συστατικό που υπάρχει σε μικρή αναλογία. Μέσο διασποράς:Συστατικό με μεγαλύτερη αναλογία.

Για παράδειγμα, σε ένα κολλοειδές διάλυμα λάσπης σε νερό, η λάσπη είναι η διασπαρμένη φάση και το νερό είναι το μέσο διασποράς. Με βάση τη φυσική κατάσταση της διεσπαρμένης φάσης και του μέσου διασποράς, το κολλοειδές σύστημα μπορεί να ταξινομηθεί ως διαλύματα στα οποία η διασπαρμένη φάση είναι στερεή και το μέσο διασποράς είναι υγρό. Τα sol μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο τύπους, ως τα λυόφιλα και τα λυοφοβικά.

Τι είναι τα λυόφιλα sol;

Όπως υποδηλώνει η λέξη, «λυόφιλο» σημαίνει «αγαπά το νερό» ή «αγαπά διαλύτη». Υπάρχει μια ισχυρή έλξη μεταξύ του μέσου διασποράς και της διασκορπισμένης φάσης στα λυόφιλα λύματα. Αυτά τα πηκτώματα είναι πιο σταθερά και αναστρέψιμα. Η διεσπαρμένη φάση σε λυόφιλα λύματα δεν καθιζάνει εύκολα. Εάν το νερό χρησιμοποιείται ως μέσο διασποράς, τότε τέτοια λύματα ονομάζονται επίσης υδρόφιλα διαλύματα. Παραδείγματα λυόφιλων λυμάτων μπορεί να είναι το κολλοειδές διάλυμα αμύλου, κόμμεος, ζελατίνης κ.λπ.

Διάλυμα αμύλου:Το άμυλο σχηματίζει ένα λυόφιλο διάλυμα με νερό ως μέσο διασποράς. Το κολλοειδές διάλυμα αμύλου δεν επηρεάζεται από την παρουσία ακαθαρσιών σε αυτό. Ο σχηματισμός κολλοειδούς διαλύματος είναι ταχύτερος εάν το νερό θερμαίνεται στους 100°C.
Gum Sol:Το Gum Sol είναι ένα λυόφιλο διάλυμα με νερό. Χρησιμοποιείται ζεστό νερό για την παρασκευή του κολλοειδούς διαλύματος, επειδή το κόμμι είναι αρκετά διαλυτό σε ζεστό νερό.

Τι είναι τα λυοφοβικά sol;

Η λέξη λυοφοβικό σημαίνει «απώθηση υγρών ή απέχθεια». Το μέσο διασποράς έχει ελάχιστη ή καθόλου αλληλεπίδραση με τη διασπαρμένη φάση σε αυτά τα sol. Αυτά τα διαλύματα είναι σχετικά λιγότερο σταθερά από τα λυόφιλα λύματα. Κατά την παρασκευή τους απαιτείται η προσθήκη σταθεροποιητών. Σολ από διάφορα μέταλλα όπως ο χρυσός, ο άργυρος κ.λπ., είναι παραδείγματα λυοφοβικών λυμάτων, μαζί με τις αδιάλυτες ενώσεις τους όπως σουλφίδια και οξείδια όπως θειούχο αρσενικό κ.λπ.

Διάλυμα υδροξειδίου του σιδήρου:

Sol υδροξειδίου του αργιλίου:

Sol Sulphide Arsenious:

Διαφορά μεταξύ λυοφοβικών και λυόφιλων λυμάτων:

Η κύρια διαφορά λυόφιλων και λυόφιλων λυμάτων έγκειται στην αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο φάσεων:Τα λυόφιλα διαλύματα έχουν ισχυρή δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ του μέσου διασποράς και της φάσης διασποράς. Στα λυοφοβικά sol, η αλληλεπίδραση είναι ασθενής, καθιστώντας τα λιγότερο σταθερά.
Αναστρέψιμη/Μη αναστρέψιμη φύση:Δεδομένου ότι υπάρχει λιγότερη αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο φάσεων στα λυόφιλα διαλύματα, είναι εύκολα αναστρέψιμα. Τα λυοφοβικά sol είναι μη αναστρέψιμα.
Μέθοδοι παρασκευής:Η παρασκευή λυόφιλων και λυοφοβικών λυμάτων είναι ουσιαστικά διαφορετική. Τα λυόφιλα διαλύματα μπορούν να παρασκευαστούν με απευθείας ανακίνηση, ανάμιξη ή θέρμανση των δύο φάσεων. Τα λυοφοβικά διαλύματα απαιτούν διακριτές μεθόδους, όπως χημικές ή μη χημικές μεθόδους, μεθόδους αποσύνθεσης ή συμπύκνωσης κ.λπ.
Χρήση σταθεροποιητών:Κατά την παρασκευή λυόφιλων λυμάτων, δεν απαιτούνται σταθεροποιητές. Ωστόσο, σε λυοφοβικά sol προστίθενται επιπλέον σταθεροποιητές.
Οργανικές ουσίες όπως το άμυλο, το κόμμι, οι πρωτεΐνες κ.λπ., σχηματίζουν λυόφιλα διαλύματα και τα ανόργανα υλικά όπως τα μέταλλα και τα οξείδια τους, τα σουλφίδια κ.λπ., σχηματίζουν λυόφοβα λύματα.
Φόρτιση:Τα λυόφιλα διαλύματα μπορεί να είναι θετικά, αρνητικά ή ουδέτερα φορτισμένα, ενώ το φορτίο των λυοφοβικών λυμάτων μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό.

Παρασκευή λυόφιλων και λυοφοβικών λυμάτων:

Η διαφορά των λυοφοβικών και λυόφιλων λυμάτων στην αλληλεπίδραση των δύο φάσεων οδηγεί επίσης σε ποικίλες μεθόδους παρασκευής. Δεδομένου ότι η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ των δύο φάσεων στα λυόφιλα διαλύματα είναι ισχυρή, μπορούν να παρασκευαστούν γρήγορα, ή μπορούμε να πούμε ακόμη και απλά με ανάμειξη των σωματιδίων στη διασπαρμένη φάση με το υγρό ή το μέσο. Ωστόσο, υπάρχει μικρότερη συγγένεια μεταξύ των δύο φάσεων στα λυόφοβα κολλοειδή και επομένως, η παρασκευή των λυοφοβικών κολλοειδών απαιτεί τις ξεχωριστές μεθόδους που συζητούνται παρακάτω –

Μέθοδοι αποσύνθεσης ή διασποράς:Αυτές οι μέθοδοι περιλαμβάνουν ορισμένες φυσικές τεχνικές (για τη μείωση του μεγέθους των σωματιδίων στο μέγεθος των κολλοειδών σωματιδίων, δηλαδή μεταξύ 1 nm έως 1000 nm), όπως:

Ηλεκτρική αποσύνθεση [μέθοδος τόξου Bredig] που χρησιμοποιείται για την παρασκευή κολλοειδών λυμάτων μετάλλων
Σεπτογράφηση
Η μέθοδος μηχανικής διασποράς χρησιμοποιείται για την παρασκευή λυμάτων λουλακιού, θείου, μελανιού εκτυπωτή, οδοντόκρεμας, αλοιφών κ.λπ.

Μέθοδοι συμπύκνωσης:

Χημικές μέθοδοι:

- Μέθοδοι μη χημικής συμπύκνωσης περιλαμβάνουν την ανταλλαγή διαλύτη ή ατμών συμπύκνωσης (για παράδειγμα, ένα κολλοειδές θείου NH4NO3.)

Καθαρισμός λυόφιλων και λυοφοβικών λυμάτων

Τα κολλοειδή διαλύματα που παρασκευάζονται με διάφορες μεθόδους είναι σε ακάθαρτη μορφή, με αιωρούμενα σωματίδια και ηλεκτρολύτες να υπάρχουν σε αυτά. Μια υψηλότερη συγκέντρωση ακαθαρσιών επηρεάζει τη σταθερότητα των κολλοειδών λυμάτων. Επομένως, ο καθαρισμός των κολλοειδών είναι ένα ουσιαστικό βήμα κατά την παρασκευή τους. Είναι δυνατές διάφορες μέθοδοι καθαρισμού, όπως αιμοκάθαρση, ηλεκτροδιάλυση, υπερδιήθηση, υπερφυγοκέντρηση κ.λπ.

Συμπέρασμα

Τα sol είναι το ετερογενές μείγμα δύο φάσεων όπου μια φάση είναι η διασπαρμένη φάση (σωματίδια) και μια άλλη φάση είναι το μέσο διασποράς (υγρό). Χωρίζονται σε δύο τύπους ανάλογα με τη συγγένεια της αλληλεπίδρασης μεταξύ της διεσπαρμένης φάσης και του μέσου διασποράς. Τα sol που έχουν ισχυρή αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο φάσεων είναι λυόφιλα και αυτά που έχουν πιο αδύναμη αλληλεπίδραση είναι τα λυοφοβικά sol.

Τα λυόφιλα διαλύματα παρασκευάζονται ευκολότερα σε σύγκριση με τα λυόφοβα λύματα. Απλώς με ανακίνηση, θέρμανση ή ανάμειξη μπορεί να σχηματιστούν λυόφιλα διαλύματα. Παραδείγματα είναι το άμυλο, η ζελατίνη, τα κόμμεα κ.λπ. Τα λυόφοβα λύματα απαιτούν διαφορετικές μεθόδους παρασκευής, όπως χημικές μεθόδους, μεθόδους φυσικής αποσύνθεσης, μεθόδους συμπύκνωσης, κ.λπ. ακάθαρτος. Ως εκ τούτου, ο καθαρισμός των κολλοειδών είναι ένα κρίσιμο βήμα κατά τη διαδικασία παρασκευής τους.