Μέθοδοι Διασποράς

Η διασπορά είναι ένας χημικός όρος για έναν συνδυασμό στον οποίο μικροσκοπικά σωματίδια ενός συστατικού διασπείρονται σε ένα άλλο. Γενικά, τα σωματίδια σε ένα διάλυμα έχουν μοριακό ή ιοντικό μέγεθος. αυτά σε ένα κολλοειδές είναι μεγαλύτερα αλλά πολύ μικρά για να τα δει κανείς με ένα συνηθισμένο μικροσκόπιο. Αυτά που βρίσκονται σε εναιώρημα μπορούν να φαίνονται στο μικροσκόπιο ή κοιτάζοντάς τα με γυμνό μάτι. Ένα κλασικό παράδειγμα γαλακτώματος είναι το γάλα, ένα είδος διασποράς ενός υγρού σε ένα άλλο όπου τα δύο υγρά είναι ασύμβατα. Η μηχανική διασπορά, η ηλεκτρική διασπορά, η πεπτοποίηση και τα υπερηχητικά κύματα είναι όλες μέθοδοι διασποράς.

Η έννοια της διασποράς και οι τύποι της

Η διασπορά είναι ο διαχωρισμός των συσσωματωμένων σωματιδίων το ένα από το άλλο (στην περίπτωση της στερεάς διασποράς σε ένα υγρό) και ο σχηματισμός μιας νέας διεπαφής μεταξύ της εσωτερικής επιφάνειας του υγρού μέσου διασποράς και της επιφάνειας των διεσπαρμένων σωματιδίων. Αν και είναι σχετικά εύκολο να εντοπιστούν εναιωρήματα από διαλύματα και κολλοειδή, μπορεί να είναι πιο δύσκολο να διαχωριστούν τα διαλύματα από τα κολλοειδή επειδή τα σωματίδια που είναι διάσπαρτα στο μέσο μπορεί να είναι πολύ λεπτά για να τα ανιχνεύσει το ανθρώπινο μάτι. Επομένως, το φαινόμενο Tyndall χρησιμοποιείται αντί για τη διαφοροποίηση μεταξύ διαλυμάτων και κολλοειδών.

Ένα εναιώρημα, κολλοειδές ή διάλυμα είναι οι τύποι διασποράς.

Ένα διάλυμα είναι ένα ομοιογενές μείγμα όπου τα διάσπαρτα σωματίδια δεν καθιζάνουν αν παραμείνουν αδιατάρακτα για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Ένα κολλοειδές είναι ένα ετερογενές μείγμα στο οποίο τα διεσπαρμένα σωματίδια έχουν διάμετρο περίπου 1 nm έως 1 m σε τουλάχιστον μία κατεύθυνση ή στο οποίο παρατηρούνται ασυνέχειες συστήματος σε αποστάσεις αυτής της κλίμακας.
Σε ένα μέσο, ένα εναιώρημα είναι μια ετερογενής διασπορά μεγαλύτερων σωματιδίων. Σε αντίθεση με τα διαλύματα και τα κολλοειδή, τα αιωρούμενα σωματίδια θα καθιζάνουν έξω από ένα μείγμα εάν παραμείνουν αδιατάρακτα για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Μέθοδοι διασποράς

Τα σωματίδια μεγάλου μεγέθους διασπώνται σε κολλοειδές μέγεθος στη φάση της διασποράς χρησιμοποιώντας κατάλληλες μηχανικές τεχνικές σε αυτές τις διεργασίες. Το προκύπτον ασταθές διάλυμα στη συνέχεια σταθεροποιείται με την προσθήκη κατάλληλων σταθεροποιητών. Η επιθυμητή διασπορά μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις παρακάτω μεθόδους:

Μηχανική διασπορά

Το υλικό αρχικά αλέθεται σε χονδροειδή σωματίδια σε αυτήν τη διαδικασία.
Μετά από αυτό, αναμειγνύεται με το μέσο διασποράς για να γίνει το εναιώρημα.
Ένας κολλοειδής μύλος χρησιμοποιείται στη συνέχεια για την άλεση του εναιωρήματος.
Αποτελείται από δύο μεταλλικούς δίσκους που σχεδόν αγγίζουν και περιστρέφονται προς αντίθετες κατευθύνσεις με υψηλή ταχύτητα περίπου 7000 στροφών ανά λεπτό
Η απόσταση μεταξύ των δίσκων του μύλου είναι ρυθμισμένη έτσι ώστε το χοντρό εναιώρημα να διατμείται με υψηλό ρυθμό, με αποτέλεσμα κολλοειδή σωματίδια.
Αυτή η μέθοδος λαμβάνει κολλοειδή διαλύματα μαύρου μελανιού, χρωμάτων, βερνικιών, βαφών κ.λπ., τα οποία χρησιμοποιούνται στην καθημερινή μας ζωή.

Ηλεκτρική διασπορά (μέθοδος τόξου Bredig)

Τα κολλήματα από πλατίνα, ασήμι, χαλκό και χρυσό κατασκευάζονται με αυτήν τη μέθοδο.
Δύο ηλεκτρόδια βυθίζονται σε ένα διασκορπισμένο μέσο όπως το νερό για να δημιουργηθεί το μέταλλο ως κολλοειδές διάλυμα.
Για να διατηρείται το μέσο διασποράς κρύο, χρησιμοποιείται πάγος.
Μεταξύ των ηλεκτροδίων εμφανίζεται ένα ηλεκτρικό τόξο.
Τα κολλοειδή διαλύματα παράγονται από την τεράστια θερμότητα που παράγεται από αυτή τη διαδικασία.
Μια μικρή ποσότητα ΚΟΗ προστίθεται στο κολλοειδές διάλυμα για να σταθεροποιηθεί.

Πεπτισμός

Η πεπτοποίηση μετατρέπει ένα πρόσφατα σχηματισμένο ίζημα σε κολλοειδή μορφή με την προσθήκη κατάλληλου ηλεκτρολύτη.
Ένας πεπτικός παράγοντας ή ένας σταθεροποιητικός παράγοντας χρησιμοποιείται ως ηλεκτρολύτης..
Η προσρόφηση των ιόντων του ηλεκτρολύτη προκαλεί πεπτοποίηση από τα σωματίδια του υπολείμματος.
Οι πεπτικές ουσίες περιλαμβάνουν ζάχαρη, κόμμι, ζελατίνη και ηλεκτρολύτες.
Με την ανακίνηση, παράγει υδροξείδιο του σιδήρου με νερό που περιέχει ιόντα, έτσι ώστε να μετατρέπεται εύκολα σε κολλοειδή κατάσταση.
Όταν ένα κατάλληλο μέσο διασποράς έρχεται σε επαφή ή θερμαίνεται, οργανικές ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους μπορούν εύκολα να εξαχθούν από κολλήματα. Για παράδειγμα, η ζελατίνη ή το άμυλο μπορεί να διαλυθεί σε νερό, ενώ η νιτρική κυτταρίνη μπορεί να διαλυθεί σε έναν οργανικό διαλύτη όπως ο αιθέρας ή ένας συνδυασμός αιθανόλης.
Fe(OH)3 ppt + FeCl3, για παράδειγμα. Στο Fe(OH)3, το Fe+++ απορροφάται και σχηματίζει κολλοειδή.

Κύματα υπερήχων

Ένα ρεύμα υψηλής συχνότητας διοχετεύεται μέσω ενός κυκλικού κρυστάλλου χαλαζία συνδέοντάς τον σε δύο ηλεκτρόδια σε αυτήν την προσέγγιση.
Τα ηχητικά κύματα (>20 kHz σε συχνότητα) βοηθούν στη διασπορά σωματιδίων μιας φάσης σε μια συνεχή φάση διαφορετικού είδους.
Λόμματα από κράμα χαμηλής τήξης και διαλύματα υδραργύρου έχουν δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας αυτήν την προσέγγιση όταν στέλνεται εναλλασσόμενο ρεύμα μέσω του κρυστάλλου.

Συμπέρασμα

Οι διασπορές στερούνται δομής. Τα σωματίδια (ή τα σταγονίδια στην περίπτωση των γαλακτωμάτων) πιστεύεται ότι κατανέμονται στατιστικά στην υγρή ή στερεή μήτρα (το «μέσο διασποράς»). Για την παραγωγή κολλοειδών σωματιδίων με κολλοειδείς διαστάσεις και τη διανομή τους σε ένα μέσο διασποράς για τη δημιουργία ενός κολλοειδούς συστήματος. Οι διαδικασίες διασποράς, που διασπούν μεγαλύτερα σωματίδια, χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη κολλοειδών σωματιδίων. Οι χρωστικές βαφής, για παράδειγμα, παράγονται με άλεση μεγάλων σωματιδίων σε συγκεκριμένους μύλους για να διασκορπιστούν. Χημικά διασκορπιστικά χρησιμοποιούνται σε πετρελαιοκηλίδες για να μειώσουν τις συνέπειες της διαρροής και να ενθαρρύνουν τη διάσπαση των σωματιδίων του πετρελαίου. Τα διασκορπιστικά διαλύουν μεγάλες δεξαμενές πετρελαίου στην επιφάνεια του ωκεανού σε μικροσκοπικά σταγονίδια που διασκορπίζονται στο νερό, μειώνοντας τη συνολική συγκέντρωση πετρελαίου στο νερό και αποτρέποντας πρόσθετη ρύπανση ή ζημιά στη θαλάσσια βιολογία και τα παράκτια είδη.