Roztwory koloidalne i ich właściwości

Roztwór koloidalny to niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji, w którym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej. Rozdrobnienie substancji rozproszonej jest tak duże, że fizycznie mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząsteczek.

Właściwości koloidów obejmują stopień dyspersji od 10^5 do 10^7 cm^-1, gdzie wielkość cząstek fazy rozproszonej sprawia, że ważne są zarówno oddziaływania między fazami, jak i wewnątrz nich. Typowy układ koloidalny składa się z fazy ciągłej (ośrodka dyspersyjnego) i fazy rozproszonej.

Przykład: Przykładami układów koloidalnych są pumeks, styropian, mgła, piana, lakier do paznokci i majonez.

Koloidy mogą ulegać koagulacji (łączenie się cząstek fazy rozproszonej w większe zespoły) i peptyzacji (proces odwrotny do koagulacji). Denaturacja to nieodwracalny proces przechodzenia zolu w żel.

Definicja: Efekt Tyndalla to zjawisko rozpraszania światła przez cząstki koloidalne, które pozwala odróżnić roztwór koloidalny od roztworu właściwego.

Stężenia roztworów i ich obliczanie

Stężenie procentowe roztworu to masa substancji zawarta w 100g roztworu. Stężenie molowe to ilość moli substancji zawarta w 1dm^3 $1000cm^3$ roztworu. Ważne jest rozróżnienie między roztworami nienasyconymi a nasyconymi.

Definicja: Roztwór właściwy to mieszanina jednorodna, w której substancja rozpuszczona jest równomiernie rozproszona w rozpuszczalniku.

Przy obliczaniu stężeń roztworów można korzystać z kwadratu stężeń, gdy mieszamy roztwory o różnych stężeniach tej samej substancji lub gdy dodajemy do roztworu rozpuszczalnik (rozcieńczanie). Ważne jest również uwzględnienie gęstości roztworu i masy molowej substancji rozpuszczonej.

Highlight: Czynniki wpływające na rozpuszczalność substancji to temperatura, ciśnienie (dla gazów), rodzaj rozpuszczalnika i stopień rozdrobnienia substancji rozpuszczanej.

Rozpuszczanie i rodzaje roztworów

Rozpuszczanie to proces, w którym drobiny jednej substancji rozpraszają się w drugiej. Gdy jedna substancja całkowicie rozpuści się w drugiej, powstaje mieszanina jednorodna zwana roztworem właściwym. Każdy roztwór składa się z rozpuszczalnika (składnika, którego jest więcej) i substancji rozpuszczonej. Rozpuszczalność substancji stałych w cieczach można przyspieszyć poprzez podwyższanie temperatury rozpuszczalnika, mieszanie roztworu podczas rozpuszczania oraz rozdrobnienie substancji rozpuszczanej.

Definicja: Roztwór właściwy to całkowicie jednorodna mieszanina, w której każda porcja zawiera taki sam skład ilościowy cząsteczek dla objętości kilkakrotnie większych od wielkości cząsteczek.

Roztwory można podzielić ze względu na zawartość substancji rozpuszczonej na nienasycone, nasycone i przesycone. Ze względu na wielkość rozpuszczonej substancji wyróżniamy roztwory właściwe, roztwory koloidalne i zawiesiny. Zawiesina to układ niejednorodny, zwykle dwufazowy, w którym cząstki jednego ciała są rozproszone w drugim.

Przykład: Przykładami roztworów właściwych są roztwory cukru lub soli w wodzie, gdzie cząsteczki substancji rozpuszczonej są równomiernie rozproszone między cząsteczkami wody.