تبلیغات
سر فصلی از مهندسی شیمی - کلویید ها
 
صفحه نخست       تماس با مدیر       پست الکترونیک      RSS       ATOM
سر فصلی از مهندسی شیمی
 
جمعه 2 اردیبهشت 1390 :: نویسنده : ابراهیم سیفی

کلوییدها

مقدمه

کلوییدها - نانوذرات قدیمی

یک روش خوب برای درک مفاهیم نانویی، مطالعه‌ی نقاط شروع این فناوری در دنیای علم است. در قرن بیستم، به دنبال کشف قابلیت‌های گسترده‌ی مولکول‌ها در ساختن مواد جدید، دانش‌های مرتبط با ذرات ریز توسعه یافتند. یکی از این یافته‌ها که امروزه توسعه‌ی چشمگیری پیدا کرده، کلویید و انواع مختلف آن است.

 مطالب بیشتر در ادامه مطلب

کلوییدها

مقدمه

کلوییدها - نانوذرات قدیمی

یک روش خوب برای درک مفاهیم نانویی، مطالعه‌ی نقاط شروع این فناوری در دنیای علم است. در قرن بیستم، به دنبال کشف قابلیت‌های گسترده‌ی مولکول‌ها در ساختن مواد جدید، دانش‌های مرتبط با ذرات ریز توسعه یافتند. یکی از این یافته‌ها که امروزه توسعه‌ی چشمگیری پیدا کرده، کلویید و انواع مختلف آن است.

 

کلویید چیست؟

اگر در یک لوله‌ی آزمایش تا یک‌سوم گنجایش آن الکل معمولی بریزیم و به آن نصف قاشق چایخوری گَرد گوگرد اضافه کنیم و سپس مخلوط حاصل را به‌ملایمت داخل یک بِشِر آب داغ گرما بدهیم و هم بزنیم، می‌بینیم که گوگرد در الکل حل می‌شود. اما اگر چنین محلولی را در یک ظرف سرد خالی کنیم، می‌بینیم که پدید‌ه‌ی دیگری به وجود می‌آید. در مخلوط جدید، گوگرد به صورت ذرات ریزی درمی‌آید و هر ذره با آن‌که خیلی ریز است، از صدها و گاه هزاران اتم تشکیل شده است. این ذرات را «کلویید» می‌نامند.

 

کلویید چگونه کشف شد؟

در سال ۱۸۶۱، توماس گراهام، عبور موادّ مختلف را از درون غشای تراوا آزمایش کرد. او دریافت که گروهی از اجسام به‌آسانی از درون غشا عبور می‌کنند و گروه دیگر به هیچ وجه از آن نمی‌گذرند. این دانشمند، اجسام گروه اول را کریستالوئید (شبه بلور) وگروه دوم را کلویید (شبه چسب) نامید.

 

انواع کلویید ها

 

کلویید حداقل از دو فاز تشکیل شده است که عبارتند از :

 فاز پخش کننده و فاز پخش شونده.

کلویید ها را می توان از دیدگاه مختلفی دسته بندی کرد. یکی از آن ها که بیشتر مرسوم و در عین حال، ساده است بر اساس فاز پراکنده شوندهو فاز پراکنده کننده می باشد.

فاز پراکنده شونده ممکن است گاز، مایع یا جامد باشد. فاز پراکنده کننده نیز می تواند گاز، مایع یا جامد باشد. به این ترتیب به نظر می رسد که می توان 9 حالت مختلف را در نظر گرفت . البته در عمل کلویید گاز در گاز نداریم زیرا گازها به طور کاملا یکنواخت و در مقیاس مولکولی در هم پراکنده می شوند و سیستم کاملا همگن و یکنواختی را تشکیل می دهند که محلول محسوب می شود نه کلویید.

در مورد انواع گوناگون کلویید ها، باید جدول زیر را به خاطر بسپارید.

 

 

 

حالت فیزیکی کلویید

فاز پخش کننده

فاز پخش شونده

نام

نمونه ها

 

گاز

 

گاز

گاز

چنین کلوییدی (گاز در گاز) نداریم !

مایع

آیروسول مایع

مه، افشانه ها (اسپری)

جامد

ایروسول  جامد

دود ، غبار

 

مایع

 

مایع

گاز

کف

کف صابون

مایع

امولسیون

شیر، کره، مایونز

جامد

سول

رنگ های روغنی، چسب مایع

 

جامد

 

جامد

گاز

کف جامد

سنگ پا، یونالیت

مایع

ژل

ژله، ژل موی سر

جامد

سول

سرامیک، سنگ های گران بهایی چون یاقوت، لعل و فیروزه

 

 

مقایسه ی محلول مولار و مولال

برای اینکه تفاوت غلظت مولال و غلظت مولار را بهتر متوجه شوید اجازه دهید طرز تهیه محلول یک مولال سود و نیز طرز تهیه ی محلول یک مولار سود را برایتان شرح دهم.

طرز تهیه محلول یک مولال سود:

برای تهیه محلول یک مولال سود، ابتدا 1000 گرم آب مقطر (که 1000 میلی لیتر حجم دارد) را در ظرفی ریخته سپس یک مول سود (که 40 گرم جرم دارد) را در آن حل می کنیم. بدیهی است که در این حالت حجم محلول کمی بیش از 1000 میلی لیتر می شود.

برای این که حجم محلول را به طور دقیق حساب کنیم باید چگالی سود را داشته باشیم تا بتوانیم حجم یک مول سود را تعیین کنیم.

طرز تهیه ی محلول یک مولار سود:

 برای تهیه ی محلولیک مولار سود، ابتدا یک مول سود (که 40 گرم جرم دارد) را در مقداری آب مقطر حل می کنیم، سپس آن قدرآب مقطر به آن اضافه می کنیم تا حجم محلول برابر 1000 میلی لیتر شود.بدیهی است که در این حالت حجم آب مقطر مصرفی مقداری کم تر از 1000 میلی لیتر می شود.

نکته: در تهیه ی محلول های مولال، حجم حلال (آب) دقیقا 1000 میلی لیتر است ولی در تهیه ی محلول های مولارف حجم محلول دقیقا 1000 میلی لیتر است.

 

 

کلوییدها محلول نیستند

کلوییدها ظاهری محلول‌مانند دارند. یعنی به‌ظاهر همگن و شفاف‌اند و مانند محلول‌ها از سوراخ‌های کاغذ صافی می‌گذرند. با وجود این، چهار تفاوت اساسی میان کلوییدها و محلول‌ها دیده می‌شود:

۱ - درکلوییدها، اندازه‌ی ذراتِ پخش‌شده، از اندازه‌ی ذرات حل‌شده در محلول‌ها، یعنی مولکول‌ها و یون‌ها، بزرگتر و بین ۱۰-۷ و۱۰-۸ سانتی‌متر است؛ در حالی که اندازه‌ی ذرات حل‌شده در محلولها در حدود ۱۰-۹ متر (نانومتر) است، یعنی ابعاد یونها.

۲ - اگرچه معمولاً اندازه‌ی ذرات سازنده‌ی کلوییدها آن‌ اندازه کوچک است که از سوراخ‌های کاغذ می‌گذرند، اما آن اندازه بزرگ‌ هم هست که وقتی در مسیر نور قرار ‌گیرند، بتوانند نور را به اطراف بپراکنند. اگر در یک جای تاریک، دو ظرف، یکی شامل محلولی مانند آب نمک و دیگری شامل کلوییدی مانند FeCl3 در آب جوش را در کنار یکدیگر قرار دهید و باریکه‌ی نوری به آن بتابانید و از پهلو به آن دو نگاه کنید، می‌بینید که مسیر عبور نور در داخل محلول مشخص نیست، ولی ‌در داخل کلویید کاملاً مشخص است؛

 

۳ - کلوییدها برخلاف محلول‌ها حالت پایدار ندارند، بلکه با گذشت زمان تغییر می‌کنند؛

۴ - ذرات سازنده‌ی کلوییدها بر خلاف ذرات سازنده‌ی محلول‌ها، در شرایط معین، مثلاً بر اثر سرد کردن یا گرم کردن یا در مجاورت با برخی ذرات دیگر، به یکدیگر متصل می‌شوند و ذرات بسیار بزرگتری را تشکیل می‌دهند. در این ‌صورت، کلویید حالت «نیمه‌جامد» یا «ژله» به خود می‌گیرد، یا اینکه لخته می‌شود.

اندازه‌های کلوییدی

اگر جسمی را که نرم ساییده شده است در آب بریزیم، یکی از سه حالت زیر پیش می‌آید:

۱/ ممکن است یک «محلول حقیقی» تشکیل شود که نتیجه‌ی پراکنده شدنِ اتم‌ها، مولکول‌ها یا یون‌های آن جسم در یک حلاّل است. اندازه‌ی ذرات در این محلول از حدود ۱nm تجاوز نمی‌کند؛

۲/ این امکان وجود دارد که ذراتِ بزرگتر از حدود ۱۰۰nm باقی بمانند. این ذرات میکروسکوپی، به‌تدریج ته‌نشین می‌شوند. از آنجا که این ذرات به طور موقت معلق‌اند و بر اثر ماندن ته‌نشین می‌شوند، به مخلوط حاصل، «مخلوط معلق» یا «سوسپانسیون»‌ می‌گویند؛

۳/ ذراتی که اندازه‌ی آنها از ۱nm تا حدود ۱۰۰nm تغییر می‌کند، معمولاً به صورت پراکنده در همه‌جای محیط باقی می‌مانند. این نوع مخلوط «کلویید» نامیده می‌شود. به عبارت دیگر، در یک مخلوط کلوییدی با «نانوذرات» سروکار داریم.

کلوییدها در میانه‌ی سوسپانسیون‌ها و محلول‌ها قرار می‌گیرند، ولی ناهمگن به شمار می‌روند. محیط‌های پیوسته ــ همچون آب یا الکل ــ و جسم پراکنده، هرکدام وضعیت جداگانه‌ای به وجود می‌آورند.

چند نکته

 

الف ـ حرکت براونی ذرات کلوییدی

اگر یک قطره شیر را با میکروسکوپ نوری به‌دقت نگاه کنید، ذرات تشکیل‌دهنده‌ی آن را در حال حرکت دائم می‌بینید. این ذرات پیوسته و به طور نامنظم تغییر جهت می‌دهند. ذرات کلوییدی هنگامی‌که به هم می‌رسند، در برخورد با یکدیگر تغییر مسیر می‌دهند. به این حرکت دائمی و نامنظم ذرات کلوییدی «حرکت براونی» می‌گویند.

ب ـ دستگاه الکتروفورِز

دستگاهی است که برای مطالعه‌ی حرکت ذرات کلوییدی در میدان الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ج ـ دیالیز

فرایند جدا کردن یون‌ها از ذرات کلوییدی «دیالیز» نامیده می‌شود. این کار معمولاً به کمک یک غشای مناسب صورت می‌گیرد. امروزه از دیالیز به طور گسترده برای تصفیه‌ی خون استفاده می‌شود.





نوع مطلب :
برچسب ها :


درباره وبلاگ

روزی در آخر ساعت درس یك دانشجوی دوره دكترای نروژی ، سوالی مطرح كرد: استاد،شما كه از جهان سوم می آیید،جهان سوم كجاست ؟؟ فقط چند دقیقه به آخر كلاس مانده بود.من در جواب مطلبی را فی البداهه گفتم كه روز به روز بیشتر به آن اعتقاد پیدا می كنم.به آن دانشجو گفتم: جهان سوم جایی است كه هر كس بخواهد مملكتش را آباد كند،خانه اش خراب می شود و هر كس كه بخواهد خانه اش آباد باشد باید در تخریب مملكتش بكوشد.

پروفسورحسابی
مدیر وبلاگ : ابراهیم سیفی

آرشیو وبلاگ
نویسندگان
Online User
آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :