کلوئیدها و سطوح مشترک
کلوئیدها پراکندگی ذراتی با اندازه بین نانومتر و میکرومتر هستند که مساحت سطحی عظیم و نیروهای وارد بر آن تعیینکننده پایداری یا تجمع آنها است.
Definition
کلوئیدها سیستمهای ناهمگنی هستند که در آنها ذرات یک فاز، با اندازهای بین مولکولها و مواد تودهای، در فاز دیگری پراکنده شدهاند و سطوح مشترک بین آنها پایداری و خواص سیستم را کنترل میکند.
Scope
این مبحث شامل سیستمهای کلوئیدی و سطوح مشترک درون آنها میشود: طبقهبندی کلوئیدها به سلها، امولسیونها، فومها، ژلها و آئروسلها؛ خواص نوری و انتقالی مانند اثر تیندال و حرکت براونی؛ و نیروهایی که پایداری را کنترل میکنند، از جمله جاذبه واندروالسی، دافعه لایه دوتایی الکترواستاتیک و پایدارسازی فضایی. این مبحث به توسعه نظریه DLVO پایداری کلوئید، فرآیندهای لختهسازی و انعقاد، و نقش پتانسیل زتا میپردازد. خودآرایی سورفکتانتها و ساختار دقیق سطوح مشترک باردار در مباحث مرتبط دیگر بررسی میشوند.
Core questions
- کلوئیدها چگونه طبقهبندی میشوند و چه چیزی به آنها خواص مشخصهشان را میدهد؟
- چه نیروهایی بین ذرات کلوئیدی در محیط واسط عمل میکنند؟
- نظریه DLVO چگونه پایداری و لختهسازی کلوئیدی را توضیح میدهد؟
- مکانیسمهای الکترواستاتیک و فضایی چگونه پراکندگیها را پایدار نگه میدارند؟
Key concepts
- طبقهبندی کلوئیدها
- اثر تیندال و حرکت براونی
- نیروهای واندروالسی و لایه دوتایی
- نظریه DLVO
- لختهسازی، انعقاد و پتانسیل زتا
Key theories
- نظریه DLVO
- برهمکنش بین ذرات کلوئیدی باردار مجموعی از سهمهای جاذبه واندروالسی و دافعه لایه دوتایی الکتریکی است؛ سد انرژی حاصل تعیین میکند که آیا ذرات تجمع مییابند یا خیر، و افزودن نمک با پوشاندن دافعه، سد را کاهش میدهد.
- پایدارسازی فضایی و الکترواستاتیک
- پراکندگیها یا توسط بارهای مشابه روی سطوح ذرات که یکدیگر را دفع میکنند یا توسط لایههای پلیمری جذبشده که در برابر همپوشانی مقاومت میکنند، پایدار نگه داشته میشوند، این دو مکانیسم اصلی برای جلوگیری از تجمع کلوئیدی مورد بهرهبرداری قرار میگیرند.
Clinical relevance
علم کلوئید بر پایداری و فرمولاسیون رنگها، جوهرها، مواد غذایی، لوازم آرایشی و سیستمهای دارورسانی، شفافسازی آب و فاضلاب، رفتار خاک رس و خاکها، و بسیاری از پراکندگیهای بیولوژیکی حاکم است، با لختهسازی کنترلشده که برای جداسازی و تصفیه حیاتی است.
History
گراهام در سال ۱۸۶۱ اصطلاح کلوئید را ابداع کرد، و اوایل قرن بیستم شاهد این بود که اینشتین و پرین واقعیت مولکولی حرکت براونی کلوئیدی را اثبات کردند؛ نظریه DLVO، که به طور مستقل توسط درژاگین و لاندو و توسط وروی و اووربیک در دهه ۱۹۴۰ توسعه یافت، مبنای کمی برای پایداری کلوئید فراهم کرد.
Key figures
- Thomas Graham
- Boris Derjaguin
- Jan Theodoor Gerard Overbeek
Related topics
Seminal works
- israelachvili2011
- adamson1997
Frequently asked questions
- چرا افزودن نمک اغلب باعث میشود کلوئید به هم بچسبد؟
- یونهای حلشده با فشردهسازی لایه دوتایی الکتریکی، دافعه الکترواستاتیک بین ذرات باردار را پوشش میدهند؛ هنگامی که سد دافعه به اندازه کافی کاهش یابد، نیروهای جاذبه واندروالسی غالب میشوند و ذرات لخته شده و تهنشین میشوند.
- چه چیزی باعث میشود پرتو نور هنگام عبور از کلوئید قابل مشاهده باشد؟
- ذرات کلوئیدی به اندازه کافی بزرگ هستند که نور را پراکنده کنند و اثر تیندال را ایجاد کنند؛ محلولهای واقعی، که ذرات حلشونده آنها در اندازه مولکولی هستند، پراکندگی ناچیزی دارند، که یکی از راههای تشخیص کلوئید از محلول است.