Disperzivni sistemi: splošne značilnosti in klasifikacija

Koloidna kemija je znanost, ki preučuje metode priprave, sestave, notranje strukture, kemičnih in fizikalnih lastnosti razpršenih sistemov. Disperzni sistemi so sistemi, ki so sestavljeni iz razdrobljenih delcev (razpršene faze), ki se porazdelijo v okoliško (razpršeno) sredstvo: plini, tekočine ali trdne snovi. Mere delcev disperzijske faze (kristali, kapljice, mehurčki) se razlikujejo glede na stopnjo disperzije, katere velikost je neposredno sorazmerna z velikostjo delcev. Poleg tega se razpršene delce razlikujejo po drugih značilnostih, praviloma z agregatno stanje razpršena faza in medij.

Disperzivni sistemi in njihova razvrstitev

Vse disperzija sistem dispergirani delci fazo lahko razdelimo v molekularnega iona (manj kot en nm), koloidni (od enega do sto nanometrov), grobih (več kot sto nanometrov).

Molekularno razpršeni sistemi. Ti sistemi vsebujejo delce, katerih velikost ne presega enega nm. Ta skupina vključuje različne resnične rešitve neelektroliti: glukoza, sečnina, alkohol, saharoza.

Grobi dispergirani sistemi so značilni največji delci. Te vključujejo emulzije in suspenzije. Disperzivni sistemi, v katerih je trdna snov lokalizirana v tekočem disperzijskem mediju (raztopina škroba, glina), imenujemo suspenzije. Emulzije - so sistemi, ki so pripravljeni z mešanjem dveh tekočin, kjer ena v obliki kapljic razpršenih v drugih (nafta, toluen, benzen ali kapljice triacilglicerolov (maščob) v mleku.

Koloidni razpršeni sistemi. V njih velikosti koloidnih delcev segajo do 100 nm. Takšni delci zlahka prodrejo v pore papirnih filtrov, vendar ne prodrejo v pore bioloških membran rastlin in živali. Ker imajo koloidni delci (miceli) električni naboj in solvatne ionske lupine, zaradi česar ostanejo suspendirane, jih ne morejo dolgo obvladovati. Živahen primer koloidni sistem so raztopine želatine, albumina, gumi arabika, koloidne raztopine zlato in srebro.

Stopnja razpršenosti omogoča razlikovanje med homogenim in heterogenim razpršenim sistemom. V homogenih disperznih sistemih se fazni delci meljejo do molekul, atomov in ionov. Primer takih disperzijskih sistemov je lahko raztopina glukoze v vodi (molekularno dispergirani sistem) in kuhinjska sol v vodi (ionsko dispergirani sistem). To so resnične rešitve. Velikost molekul disperzirane faze ne presega enega nanometra.

Disperzivni sistemi in rešitve

Od vseh sistemov in rešitev, predstavljenih v življenju živih organizmov, so najpomembnejši koloidni razpršeni sistemi. Kot je znano, je kemična osnova za obstoj živega organizma izmenjava proteinov v njem. V povprečju je koncentracija beljakovin v telesu od 18 do 21%. Večina beljakovin se raztopi v vodi (katere koncentracija v človeškem telesu in živalih je okoli 65%) in tvori koloidne raztopine.

Obstajata dve skupini koloidnih raztopin: tekoča (soli) in gelasto (geli). Vsi procesi življenjske aktivnosti, ki se pojavljajo v živih organizmih, so povezani s koloidnim stanjem snovi. V vsakem živem celičnem biopolimeri (nukleinske kisline, beljakovine, glikozaminoglikani, glikogen) so v obliki razpršenih sistemov.

Koloidne raztopine so široko porazdeljene v nežive narave. Takšne rešitve vključujejo olje, tkanine, plastične mase, sintetična vlakna. Veliko prehrambenih izdelkov je mogoče pripisati koloidnim raztopinam: kefirju, mleku itd. Večina zdravil (serumi, antigeni, cepiva) so koloidne raztopine. Koloidne raztopine vključujejo barvo.