Колоїдні та істинні розчини: як розрізнити
Колоїдні та істинні розчини є двома типами гомогенних сумішей. Вони мають низку схожих властивостей, але також мають деякі чіткі відмінності. Зрозуміти ці відмінності є важливим для розуміння поведінки розчинів у різних системах.
Загальні характеристики
Обидва типи розчинів є однорідними, тобто вони складаються з одного суцільного виду матерії та не містять частинок, видимих неозброєним оком. Вони утворюються, коли розчинник (рідина, газ або тверде тіло у рідкому стані) розчиняє розчинену речовину (зазвичай тверде тіло, рідина або газ), утворюючи суміш на молекулярному рівні.
Розмір часток
Основна відмінність між колоїдними та істинними розчинами полягає у розмірі часток розчиненої речовини. Частки в істинному розчині є іонними або молекулярними, розміром від 10-9 до 10-7 см. Вони настільки малі, що не видно навіть під мікроскопом.
На противагу цьому, колоїдні розчини містять частки, розмір яких лежить між іонними/молекулярними та макроскопічними. Ці частки мають розмір від 10-7 до 10-5 см і відомі як колоїди.
Стійкість
Істинні розчини є термодинамічно стабільними. Це означає, що частки розчиненої речовини не розділятимуться самостійно з часом. Однак колоїдні розчини є кінетично стабільними. Це означає, що вони не є термодинамічно стабільними, але частки занадто великі, щоб осідати або підніматися вгору зі значною швидкістю. З часом колоїдні розчини можуть повільно розділятися.
Зовнішній вигляд
Істинні розчини зазвичай прозорі або майже прозорі. Це тому, що частинки в них занадто малі, щоб розсіювати світло. Колоїдні розчини, з іншого боку, можуть бути прозорими, напівпрозорими або каламутними. Це тому, що частки в них більші і можуть розсіювати світло.
Фільтрація
Частки в істинних розчинах є занадто малими, щоб їх можна було відокремити за допомогою фільтрації. Колоїдні частинки, однак, зазвичай можна відокремити за допомогою фільтрації, використовуючи тонкопористий фільтр.
Осмотичний тиск
Осмотичний тиск є мірою схильності розчину абсорбувати воду через напівпроникну мембрану. Істинні розчини мають вищий осмотичний тиск, ніж колоїдні розчини, тому що в них міститься більше частинок на одиницю об’єму.
Кілька тестів для розрізнення колоїдних та істинних розчинів
* Ефект Тіндаля: Якщо потужний світловий промінь пройде через розчин, то істинний розчин залишиться прозорим, а колоїдний розчин розсіюватиме світло.
* Електрофорез: Істинні розчини не проводять електричний струм, тоді як колоїдні розчини проводять, оскільки колоїдні частинки несуть електричний заряд.
* Ультрацентрифугування: При високій швидкості обертання істинний розчин залишатиметься однорідним, тоді як колоїдний розчин розділиться на шари.
У таблиці нижче наведено підсумок основних відмінностей між колоїдними та істинними розчинами:
| Характеристика | Істинний розчин | Колоїдний розчин |
|—|—|—|
| Розмір частинок | 10-9 — 10-7 см | 10-7 — 10-5 см |
| Стійкість | Термодинамічно стабільний | Кінетично стабільний |
| Зовнішній вигляд | Прозорий або майже прозорий | Прозорий, напівпрозорий або каламутний |
| Фільтрація | Не фільтрується | Фільтрується |
| Осмотичний тиск | Високий | Низький |
| Ефект Тіндаля | Відсутній | Присутній |
| Електрофорез | Не проводить електричний струм | Проводить електричний струм |
| Ультрацентрифугування | Залишається однорідним | Розділяється на шари |
Запитання 1: Як визначити здатність розчину розсіювати світло?
Відповідь: Колоїдні розчини мають ефект Тіндаля, тобто вони розсіюють випромінюване світло, утворюючи світловий конус. Істинні розчини не мають помітного ефекту Тіндаля.
Запитання 2: Як відрізнити колоїдний розчин від істинного за розміром частинок?
Відповідь: Частинки в колоїдному розчині мають розмір від 1 до 1000 нм (нанометрів), що значно більше, ніж у істинних розчинах, де розмір частинок становить менше 1 нм.
Запитання 3: Які властивості впливають на стійкість колоїдів?
Відповідь: Стійкість колоїдів залежить від розміру частинок, концентрації поверхнево-активних речовин, температури та присутності електролітів. Чим менший розмір частинок і вища концентрація поверхнево-активних речовин, тим стійкіший колоїд.
Запитання 4: Як можна розділити колоїдні та істинні розчини?
Відповідь: Колоїдні розчини можна розділити від істинних розчинів за допомогою фільтрування через мембрану з розміром пор, який дозволяє пройти частинкам колоїду, у той час як частинки істинного розчину затримуються. Також можна використовувати методи осадження, центрифугування та електрофорезу для поділу цих розчинів.
Запитання 5: Які практичні застосування мають колоїдні розчини?
Відповідь: Колоїдні розчини мають широкий спектр практичних застосувань, включаючи: фарбування, лікарські засоби, косметику, харчову промисловість, фотографію та очищення води.