फैलाव प्रणालियों की तैयारी और शुद्धिकरण। फैलाव प्रणालियों की तैयारी और शुद्धिकरण (डीएस)
संघनन विधियाँ, परिक्षेपण विधियों की तुलना में, उच्च परिक्षेपण की कोलाइडल प्रणालियाँ प्राप्त करना संभव बनाती हैं। इसके अलावा, उनमें आमतौर पर विशेष मशीनों का उपयोग शामिल नहीं होता है।
परिक्षिप्त प्रणालियों को प्राप्त करने के लिए संघनन विधियाँ ऐसी स्थितियाँ बनाने पर आधारित हैं जिनके तहत भविष्य में परिक्षेपण माध्यम भविष्य में परिक्षिप्त चरण के पदार्थ से सुपरसैचुरेटेड होता है। इन स्थितियों को बनाने की विधियों के आधार पर संघनन विधि को विभाजित किया गया है भौतिकऔर रासायनिक.
भौतिक संघनन में शामिल हैं:
ए) वाष्प संघननजब उन्हें ठंडे तरल से गुजारा जाता है, जिसके परिणामस्वरूप लियोसोल का निर्माण होता है। तो, उबलते पारा, सल्फर, सेलेनियम के वाष्पों को प्रवाहित करते समय ठंडा पानीउनके कोलॉइडी विलयन बनते हैं।
बी) विलायक परिवर्तन. विधि इस तथ्य पर आधारित है कि जिस पदार्थ से वे सॉल प्राप्त करना चाहते हैं उसे एक उपयुक्त विलायक में घोला जाता है, फिर एक दूसरा तरल मिलाया जाता है, जो पदार्थ के लिए एक खराब विलायक है, लेकिन मूल विलायक के साथ अच्छी तरह से मिश्रित होता है। प्रारंभ में घुला हुआ पदार्थ अत्यधिक परिक्षिप्त अवस्था में घोल से निकलता है। उदाहरण के लिए, इस तरह से सल्फर, फॉस्फोरस, रोसिन, पैराफिन और कई अन्य के हाइड्रोसोल प्राप्त करना संभव है। कार्बनिक पदार्थउनके अल्कोहल घोल को पानी में डालकर।
रासायनिक संघननऊपर चर्चा की गई सभी विधियों से भिन्न है कि फैलाने योग्य पदार्थ को तैयार रूप में नहीं लिया जाता है, बल्कि रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा सीधे समाधान में प्राप्त किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वांछित यौगिक इस माध्यम में अघुलनशील होता है। कार्य सूक्ष्म रूप से बिखरी हुई अवस्था में अवक्षेप प्राप्त करना है। समाधानों को सूखाते समय, ऐसी स्थितियाँ प्राप्त करना आवश्यक है कि कई क्रिस्टलीकरण केंद्र उत्पन्न हों, फिर परिणामी क्रिस्टल आकार में बहुत छोटे होंगे। सॉल प्राप्त करने के लिए इष्टतम स्थितियाँ (समाधान एकाग्रता, डालने का क्रम, डालने की गति, घटकों का अनुपात, तापमान) आमतौर पर अनुभवजन्य रूप से पाई जाती हैं।
रासायनिक संघनन विधियों में, नए चरण के निर्माण की ओर ले जाने वाली किसी भी प्रतिक्रिया का उपयोग किया जाता है: दोहरे विनिमय, अपघटन, ऑक्सीकरण-कमी आदि की प्रतिक्रिया। आप इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं का उपयोग कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोलिसिस द्वारा धातुओं की कमी।
विभिन्न प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके कोलाइडल प्रणालियों के संश्लेषण के कुछ उदाहरण नीचे दिए गए हैं। कोलाइडल समाधान का स्टेबलाइजर आमतौर पर प्रतिक्रिया या उप-उत्पाद में भाग लेने वालों में से एक होता है, जिससे कण-मध्यम इंटरफ़ेस पर आयनिक या आणविक प्रकार की सोखने वाली परतें बनती हैं, जो कणों को एक साथ चिपकने और अवक्षेपित होने से रोकती हैं।
जब गैसीय एनएच 3 और एचसीएल परस्पर क्रिया करते हैं, तो ठोस अमोनियम क्लोराइड का एक एरोसोल (धुआं) बनता है (यौगिक प्रतिक्रिया):
एनएच 3 + एचसीएल = एनएच 4 सीएल
सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सोडियम थायोसल्फेट की प्रतिक्रिया से, सल्फर हाइड्रोसोल प्राप्त किया जा सकता है (ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया):
Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 = S¯ + Na 2 SO 4 + SO 2 + H 2 O
विनिमय प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके कई सॉल को संश्लेषित किया जा सकता है:
Na 2 SiO 3 + 2HCl = H 2 SiO 3 ¯ + 2NaCl
KJ + AgNO 3 = AgJ¯ + KNO 3।
परिणामी सॉल कम आणविक भार वाले पदार्थों की अशुद्धियों से दूषित होते हैं।
बिखरी हुई प्रणालियों का शुद्धिकरण
विघटित कम आणविक भार वाले पदार्थों से बिखरी हुई प्रणालियों को शुद्ध करने के लिए, ग्राहम ने बिखरे हुए चरण के कणों को बनाए रखने और आयनों और अणुओं को स्वतंत्र रूप से पारित करने के लिए बारीक छिद्रपूर्ण फिल्मों (झिल्लियों) की क्षमता का उपयोग करने का सुझाव दिया। इस विधि का नाम है डायलिसिस.
साफ की जाने वाली बिखरी हुई प्रणाली को बारीक छिद्रयुक्त पदार्थ से बने या बारीक छिद्रयुक्त तली वाले बर्तन में रखा जाता है (चित्र 9.33 ए)। बर्तन को बहते पानी (आसुत) से धोया जाता है। प्रसार के नियमों के अनुसार, परिक्षिप्त प्रणाली में निहित विघटित पदार्थ के आयन और अणु अशुद्धियों के रूप में झिल्ली के छिद्रों के माध्यम से आसुत जल में प्रवेश करते हैं, जबकि परिक्षिप्त चरण के कण बरकरार रहते हैं और परिक्षिप्त प्रणाली में बने रहते हैं। .
चावल। 9.33. डायलाइज़र (ए) और इलेक्ट्रोडायलाइज़र (बी) की योजनाएं
डायलिसिस दर बहुत कम है, लेकिन घुली हुई अशुद्धता के आयनों पर विद्युत क्षेत्र की क्रिया का उपयोग करके इसे काफी बढ़ाया जा सकता है (10-20 गुना)। इलेक्ट्रोलाइट अशुद्धियों से फैलाव प्रणालियों को साफ करने की इस विधि को कहा जाता है इलेक्ट्रोडायलिसिस.
एक इलेक्ट्रोडायलाइजर (चित्र 9.33. बी) झिल्ली द्वारा तीन डिब्बों में विभाजित एक बर्तन है, जिसमें से मध्य डिब्बे को साफ करने के लिए एक बिखरी हुई प्रणाली से भर दिया जाता है, और इलेक्ट्रोड को चरम डिब्बे में रखा जाता है; समान डिब्बों के माध्यम से, एक तरल प्रसारित होता है जो साफ किए जा रहे सिस्टम के फैलाव माध्यम के पदार्थ के साथ सजातीय होता है। जब इलेक्ट्रोड पर पर्याप्त संभावित अंतर (कई सौ वोल्ट) लगाया जाता है, तो फैला हुआ सिस्टम इलेक्ट्रोलाइट से अपेक्षाकृत जल्दी साफ हो जाता है।
वर्तमान में डायलिसिस का उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है। यह चिकित्सा में विशेष रूप से प्रभावी है। उदाहरण के लिए, "कृत्रिम किडनी" तंत्र का संचालन इलेक्ट्रोलिसिस के सिद्धांत पर आधारित है, जो शरीर के हानिकारक अपशिष्ट उत्पादों से रोगी के रक्त को शुद्ध करना संभव बनाता है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन - अल्ट्राफिल्टर के माध्यम से कम आणविक भार अशुद्धियों के साथ एक फैलाव माध्यम को मजबूर करके सॉल को साफ करने की एक विधि। अल्ट्राफिल्टर - ये एक छिद्र आकार वाली झिल्ली होती हैं जिसके माध्यम से अशुद्धियाँ और एक विलायक गुजरता है, लेकिन सॉल कण (या उच्च-आणविक यौगिक) नहीं गुजरते हैं।
शुद्ध किए जाने वाले सॉल को अल्ट्राफिल्टर से बने बैग में डाला जाता है और झिल्ली के माध्यम से दबाव डाला जाता है। सॉल में शुद्ध विलायक मिलाकर परिक्षेपण माध्यम को नवीनीकृत किया जाता है। थैले में शुद्ध सोल रहता है।
इस प्रकार, बिखरे हुए सिस्टम प्राप्त करने के लिए, बड़े कणों को पीसने की दोनों विधियाँ ( फैलाव), साथ ही कोलाइडल आकार तक आणविक कणों के संयोजन पर आधारित विधियाँ ( वाष्पीकरण). परिक्षेपण विधियाँ बड़े कण आकार के साथ मोटे तौर पर परिक्षिप्त सिस्टम प्राप्त करना संभव बनाती हैं। संघनन विधियाँ अत्यधिक परिक्षिप्त सॉल प्राप्त करना संभव बनाती हैं। कम आणविक भार अशुद्धियों से छितरी हुई प्रणालियों का शुद्धिकरण बारीक झरझरा फिल्टर का उपयोग करके किया जाता है - झिल्ली.
फैलाव प्रणाली प्राप्त करने के दो तरीके हैं। उनमें से एक में, ठोस और तरल पदार्थों को एक उपयुक्त फैलाव माध्यम में बारीक पिसा हुआ (फैला हुआ) होता है; दूसरे में, बिखरे हुए चरण के कण अलग-अलग अणुओं या आयनों से बनते हैं।
बड़े कणों को पीसकर फैलाव प्रणाली प्राप्त करने की विधियाँ कहलाती हैं फैलाव.क्रिस्टलीकरण या संघनन के परिणामस्वरूप कणों के निर्माण पर आधारित विधियाँ कहलाती हैं वाष्पीकरण।
23) कॉलोइड्स के गुण।
टाइप I - सस्पेंसोइड्स(या अपरिवर्तनीय कोलाइड्स, लियोफोबिक कोलाइड्स)। धातुओं के कोलाइडल विलयन, उनके ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड, लवण। परिक्षिप्त चरण के प्राथमिक कण संबंधित पदार्थ की संरचना से भिन्न नहीं होते हैं, उनमें एक आणविक या आयनिक जाली होती है। ये एक विकसित इंटरफ़ेस सतह के साथ अत्यधिक बिखरी हुई प्रणालियाँ हैं। वे फैलाव में निलंबन से भिन्न होते हैं। उनका यह नाम इसलिए रखा गया क्योंकि वे स्टेबलाइजर के बिना लंबे समय तक मौजूद नहीं रह सकते।
प्रकार II - साहचर्य (माइसेलर कोलाइड्स) -सेमीकोलॉइड्स इस प्रकार के कण अणुओं के समुच्चय - मिसेल में कम आणविक भार वाले पदार्थों के उभयचर अणुओं की पर्याप्त सांद्रता पर उत्पन्न होते हैं। मिसेल्स नियमित रूप से व्यवस्थित अणुओं के समूह हैं जो फैलाव बलों द्वारा एक साथ बंधे होते हैं। मिसेल का निर्माण डिटर्जेंट और कुछ कार्बनिक रंगों के जलीय घोल की विशेषता है। अन्य वातावरणों में, ये पदार्थ घुलकर आणविक घोल बनाते हैं।
III प्रकार - आणविक कोलाइड -फ़्रीज़-ड्राय (ग्रीक "फ़िलियो" - मुझे पसंद है)। इनमें दस हजार से लेकर कई मिलियन तक आणविक भार वाले प्राकृतिक और सिंथेटिक मैक्रोमोलेक्युलर पदार्थ शामिल हैं। इन पदार्थों के अणुओं का आकार कोलाइडल कणों के समान होता है, इसलिए ऐसे अणुओं को मैक्रोमोलेक्यूल्स कहा जाता है।
मुख्य विशेषताकोलाइडल कण - उनका छोटा आकार d: 1 एनएम< d < 10мкм
1) डायलिसिस.डायलिसिस के लिए सबसे सरल उपकरण - एक डायलाइज़र - अर्ध-पारगम्य सामग्री (कोलोडियन) का एक बैग है जिसमें डायलिजेबल तरल पदार्थ रखा जाता है। बैग को एक विलायक (पानी) वाले बर्तन में उतारा जाता है। डायलाइज़र में विलायक को समय-समय पर या लगातार बदलते रहने से, कोलाइडल घोल से इलेक्ट्रोलाइट्स और कम आणविक भार वाले गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स की अशुद्धियों को लगभग पूरी तरह से हटाना संभव है।
^2) इलेक्ट्रोडायलिसिस- क्रिया-त्वरित डायलिसिस प्रक्रिया विद्युत प्रवाह. इलेक्ट्रोडायलिसिस का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट्स से दूषित कोलाइडल समाधानों को शुद्ध करने के लिए किया जाता है। यदि कम आणविक भार वाले गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स से कोलाइडल समाधान को शुद्ध करना आवश्यक है, तो इलेक्ट्रोडायलिसिस प्रक्रिया अप्रभावी है। इलेक्ट्रोडायलिसिस की प्रक्रिया पारंपरिक डायलिसिस से थोड़ी भिन्न होती है।
^3) अल्ट्राफिल्ट्रेशन- एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से कोलाइडल समाधानों का निस्पंदन जो फैलाव माध्यम से गुजरता है
कम आणविक भार वाली अशुद्धियाँ और बिखरे हुए चरण या मैक्रोमोलेक्यूल्स के कणों को बनाए रखना। अल्ट्राफिल्ट्रेशन प्रक्रिया को तेज करने के लिए, इसे झिल्ली के दोनों किनारों पर दबाव ड्रॉप के साथ किया जाता है: वैक्यूम के तहत या
बढ़ा हुआ दबाव.
अल्ट्राफिल्ट्रेशन और कुछ नहीं बल्कि दबावयुक्त डायलिसिस है।
24) हाइड्रोफोबिक कोलाइड-फैली हुई प्रणालियाँ।
हाइड्रोफोबिक कोलाइड्स
परिक्षिप्त प्रणालियाँ जिनमें परिक्षिप्त पदार्थ परिक्षिप्त माध्यम (पानी) के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। हाइड्रोफिलिसिटी और हाइड्रोफोबिसिटी देखें।
बिखरी हुई प्रणालियाँ,उनके बीच अत्यधिक विकसित इंटरफ़ेस के साथ दो या दो से अधिक चरणों (निकायों) का निर्माण। डी. एस में. कम से कम एक चरण - बिखरा हुआ चरण - छोटे कणों (क्रिस्टल, फिलामेंट्स, फिल्म या प्लेट, बूंद, बुलबुले) के रूप में दूसरे, निरंतर चरण - फैलाव माध्यम में वितरित किया जाता है। डी. एस. मुख्य विशेषता के अनुसार - कण आकार या (जो समान है) फैलाव (अनुपात द्वारा निर्धारित)। कुल क्षेत्रफलपरिक्षिप्त चरण के आयतन के लिए इंटरफेशियल सतह) - मोटे (कम) परिक्षिप्त और बारीक (अत्यधिक) परिक्षिप्त, या कोलाइडल सिस्टम (कोलाइड्स) में विभाजित हैं। मोटे सिस्टम में कणों का आकार 10 -4 होता है सेमीऔर उच्चतर, कोलाइडल में - 10 -4 -10 -5 से 10 -7 तक सेमी.
25) वैद्युतकणसंचलन और इलेक्ट्रोस्मोसिस।
इलेक्ट्रोऑस्मोसिस
अंदर तरल पदार्थ की दिशात्मक गति झरझरा शरीरलागू संभावित अंतर के प्रभाव को इलेक्ट्रोस्मोसिस कहा जाता है। उदाहरण के लिए, केशिका या झिल्ली छिद्रों में इलेक्ट्रोलाइट की इलेक्ट्रोस्मोटिक स्लिप पर विचार करें। आइए हम निश्चितता के लिए मान लें कि नकारात्मक आयन सतह पर अवशोषित होते हैं, जो अचल रूप से स्थिर होते हैं, और सकारात्मक आयन DEL का फैला हुआ हिस्सा बनाते हैं। बाहरी क्षेत्र E सतह के अनुदिश निर्देशित है। DEL के विसरित भाग के किसी भी मनमाने तत्व पर कार्य करने वाला इलेक्ट्रोस्टैटिक बल सतह के साथ इस तत्व की गति का कारण बनता है। चूँकि DEL Ф(х) के विसरित भाग में चार्ज घनत्व सतह x (छवि 1) की दूरी के आधार पर भिन्न होता है, तरल इलेक्ट्रोलाइट की विघटित परतें अलग-अलग गति से चलती हैं। स्थिर स्थिति (प्रवाह दर के समय में स्थिरता) तब पहुंच जाएगी जब एक मनमानी तरल परत पर कार्य करने वाले इलेक्ट्रोस्टैटिक बल की भरपाई सतह से अलग-अलग दूरी पर स्थित तरल परतों के वेग में अंतर से उत्पन्न होने वाले चिपचिपे प्रतिरोध बलों द्वारा की जाती है। . हाइड्रोडायनामिक्स के समीकरण जो द्रव की निरंतर श्यानता और उसके ढांकता हुआ स्थिरांक पर द्रव की गति का वर्णन करते हैं। बिल्कुल हल किया गया, समाधान का परिणाम प्रवाह वेग का वितरण है:
यहां सतह से दूरी पर विद्युत क्षमता का मूल्य है, जहां द्रव प्रवाह वेग गायब हो जाता है (तथाकथित स्लिप प्लेन)।
वैद्युतकणसंचलन
किसी लागू संभावित अंतर की क्रिया के तहत परिक्षिप्त चरण के कणों की निर्देशित गति को वैद्युतकणसंचलन कहा जाता है।
इलेक्ट्रोलाइट में कणों की इलेक्ट्रोफोरेटिक गति की प्रकृति इलेक्ट्रोस्मोसिस के समान होती है: बाहरी विद्युत क्षेत्रडीईएल के गतिमान भाग के आयनों को समाहित करता है, जिससे कणों से सटे तरल की परतें कणों की सतह के सापेक्ष गति करने के लिए मजबूर हो जाती हैं। हालाँकि, तरल पदार्थ की भारी मात्रा और निलंबित कणों की छोटीता के कारण, आराम से तरल पदार्थ में एक कण की गति के लिए बाहरी बलों की अनुपस्थिति में ये विस्थापन कम हो जाते हैं। डीईएल के पतले फैले हुए हिस्से वाले सिस्टम में एक सपाट सतह वाले गैर-संवाहक कणों के लिए, इलेक्ट्रोफोरेसिस दर इलेक्ट्रोस्मोटिक स्लिप दर के साथ मेल खाती है, जिसे विपरीत संकेत के साथ लिया जाता है। प्रवाहकीय गोलाकार कणों के लिए, वैद्युतकणसंचलन दर हो सकती है समीकरण के अनुसार गणना की गई:
कण की विद्युत चालकता कहाँ है.
26) सोल के मिसेल की संरचना।
कोलाइडल मिसेल की संरचना
लियोफोबिक कोलाइड्स की सतह ऊर्जा बहुत अधिक होती है और इसलिए ये थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर होते हैं; इससे बिखरे हुए चरण के फैलाव की डिग्री को कम करने की एक सहज प्रक्रिया संभव हो जाती है (यानी, कणों का बड़े समुच्चय में जुड़ाव) - सोल जमावट.फिर भी, सोल में फैलाव की डिग्री बनाए रखने की क्षमता अंतर्निहित होती है - समग्र स्थिरता, जो सबसे पहले, बिखरे हुए चरण के कणों की सतह पर एक दोहरी विद्युत परत की उपस्थिति के कारण सिस्टम की सतह ऊर्जा में कमी के कारण होता है और दूसरे, जमावट में गतिज बाधाओं की उपस्थिति के कारण होता है। समान विद्युत आवेश वाले परिक्षिप्त चरण के कणों के इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण का रूप।
AgNO 3 + KI ––> AgI + KNO 3
27) हाइड्रोफोबिक सॉल का जमाव।
हाइड्रोफोबिक फैलाव प्रणालियों को जमावट प्रक्रिया की दर से निर्धारित गतिज समग्र स्थिरता की विशेषता होती है। जमावट की गतिकी स्मोलुचोव्स्की समीकरण द्वारा निर्धारित की जाती है:
समय के अनुसार परिक्षिप्त चरण के कणों की कुल संख्या कहाँ है? τ ;
कणों की प्रारंभिक संख्या; - आधा जमावट का समय; ^ केजमावट दर स्थिरांक है.
28) उच्च आणविक भार यौगिक। संरचना। विघटन और सूजन
मैक्रोमोलेक्युलर यौगिकों के समाधान (वीएमएस)
उच्च-आण्विक यौगिकों को 10,000 से कई मिलियन एमू तक आणविक भार वाले पदार्थ कहा जाता है।
विस्तारित अवस्था में आईयूडी अणुओं का आकार 1000 एनएम तक पहुंच सकता है; कोलाइडल समाधानों और सूक्ष्मविषम प्रणालियों में कण आकार के साथ तुलनीय।
एचएमएस का क्वथनांक अपघटन तापमान से बहुत अधिक होता है, इसलिए वे आमतौर पर केवल तरल या ठोस अवस्था में ही मौजूद होते हैं।
आईयूडी मैक्रोमोलेक्यूल्स विशाल संरचनाएं हैं जिनमें सैकड़ों और हजारों परमाणु रासायनिक रूप से एक दूसरे से बंधे होते हैं।
मूल रूप से सभी आईयूडी को प्राकृतिक में विभाजित किया जा सकता है, जो जैव रासायनिक संश्लेषण के दौरान बनता है, और सिंथेटिक, पोलीमराइजेशन या पॉलीकॉन्डेंसेशन द्वारा कृत्रिम रूप से प्राप्त किया जाता है।
पॉलिमर श्रृंखला की संरचना के आधार पर, आईयूडी को रैखिक, शाखित और स्थानिक में विभाजित किया जाता है।
कम आणविक भार वाले पदार्थों के वास्तविक समाधानों की तरह, एचएमएस समाधान स्वचालित रूप से बनते हैं और थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर होते हैं। यह लियोफोबिक कोलाइडल प्रणालियों से उनका अंतर है। थर्मोडायनामिक स्थिरता एन्थैल्पी और एन्ट्रापी कारकों के अनुकूल अनुपात के कारण होती है।
आईयूडी में बिखरी हुई प्रणालियों की विशेषता वाले कई गुण होते हैं: वे सहयोगी बनाने में सक्षम होते हैं, जिनका आकार सोल कणों (1-100 एनएम) के आकार के अनुरूप होता है, प्रकाश बिखेरता है, इमल्शन, सस्पेंशन और फोम के निर्माण को बढ़ावा देता है, वे प्रसार और ब्राउनियन गति की विशेषता रखते हैं। साथ ही, लियोफोबिक सॉल के विपरीत, एचएमएस समाधानों में विविधता का अभाव होता है; कोई बड़ी इंटरफ़ेसीय सतह नहीं है.
एक विशिष्ट गुण जो आईयूडी के लिए अद्वितीय है वह विलायक के साथ बातचीत करने पर सूजन है। सूजन सीमित और असीमित हो सकती है। उत्तरार्द्ध बहुलक के विघटन की ओर ले जाता है।
बड़ी संख्या में आईयूडी हैं जो उच्च आणविक भार आयन बनाने के लिए समाधान में अलग हो जाते हैं, उन्हें पॉलीडेट्रोलाइट्स कहा जाता है। पॉलिमर समूहों की प्रकृति के आधार पर, पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स धनायनित, ऋणायनिक और उभयधर्मी हो सकते हैं। उत्तरार्द्ध की संरचना में अम्लीय और बुनियादी दोनों समूह शामिल हैं। माध्यम के pH के आधार पर, वे अम्ल या क्षार के रूप में वियोजित होते हैं। वह अवस्था जिसमें प्रोटीन अणु में सकारात्मक और नकारात्मक आवेशों की क्षतिपूर्ति होती है, आइसोइलेक्ट्रिक कहलाती है, और पीएच मान जिस पर अणु आइसोइलेक्ट्रिक अवस्था में प्रवेश करता है, प्रोटीन का आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु (आईपीपी) कहलाता है।
डिस्प प्राप्त करने के दो सामान्य दृष्टिकोण हैं। सिस्टम - फैलाव और संक्षेपण। फैलाव विधि मैक्रोस्कोपिक कणों को नैनो आकार (1-100 एनएम) में पीसने पर आधारित है।
उच्च ऊर्जा खपत के कारण यांत्रिक पीसने का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है। प्रयोगशाला अभ्यास में, अल्ट्रासोनिक पीसने का उपयोग किया जाता है। पीसने के दौरान, दो प्रक्रियाएं प्रतिस्पर्धा करती हैं: परिणामी कणों का फैलाव और एकत्रीकरण। इन प्रक्रियाओं की दरों का अनुपात पीसने की अवधि, तापमान, तरल चरण की प्रकृति, स्टेबलाइजर्स की उपस्थिति (अक्सर सर्फेक्टेंट) पर निर्भर करता है। इष्टतम स्थितियों का चयन करके, आवश्यक आकार के कण प्राप्त करना संभव है, हालांकि, कण आकार वितरण काफी व्यापक है।
सबसे दिलचस्प है तरल चरण में ठोस पदार्थों का सहज फैलाव। एक समान प्रक्रिया एक स्तरित संरचना वाले पदार्थों के लिए देखी जा सकती है। ऐसी संरचनाओं में, परत के अंदर परमाणुओं के बीच एक मजबूत बातचीत होती है और परतों के बीच एक कमजोर वी-डी-वी बातचीत होती है। उदाहरण के लिए, मोलिब्डेनम और टंगस्टन सल्फाइड, जिनकी एक स्तरित संरचना होती है, अनायास एसीटोनिट्राइल में फैलकर नैनोमीटर आकार के बाइलेयर कण बनाते हैं। इस मामले में, तरल चरण परतों के बीच प्रवेश करता है, इंटरलेयर दूरी बढ़ाता है, और परतों के बीच बातचीत कमजोर हो जाती है। थर्मल कंपन की कार्रवाई के तहत, ठोस चरण की सतह से नैनोकणों का पृथक्करण होता है।
संघनन विधियाँभौतिक और रासायनिक में विभाजित। नैनोकणों का निर्माण मध्यवर्ती समूहों के निर्माण के दौरान संक्रमण अवस्थाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से होता है, जिससे एक नए चरण के नाभिक की उपस्थिति, इसकी सहज वृद्धि और एक भौतिक चरण इंटरफ़ेस की उपस्थिति होती है। भ्रूण निर्माण की उच्च दर और उसके विकास की कम दर सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है।
धात्विक अति सूक्ष्म कणों को प्राप्त करने के लिए भौतिक विधियों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। ये विधियाँ मूलतः परिक्षेपण-संघनन हैं। पहले चरण में, धातु वाष्पीकरण द्वारा परमाणुओं में बिखर जाती है। फिर, वाष्प के अतिसंतृप्ति के कारण संघनन होता है।
आणविक किरण विधिलगभग 10 एनएम की मोटाई के साथ कोटिंग्स प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है। डायाफ्राम कक्ष में प्रारंभिक सामग्री को वैक्यूम के तहत उच्च तापमान तक गर्म किया जाता है। वाष्पीकृत कण, डायाफ्राम से गुजरते हुए, एक आणविक किरण बनाते हैं। स्रोत सामग्री के ऊपर तापमान और वाष्प दबाव को अलग-अलग करके बीम की तीव्रता और सब्सट्रेट पर कण संघनन की दर को बदला जा सकता है।
एरोसोल विधिइसमें कम तापमान पर अक्रिय गैस के दुर्लभ वातावरण में धातु का वाष्पीकरण होता है, जिसके बाद वाष्प का संघनन होता है। इस विधि का उपयोग Au, Fe, Co, Ni, Ag, Al नैनोकणों को प्राप्त करने के लिए किया गया था; उनके ऑक्साइड, नाइट्राइड, सल्फाइड।
क्रायोकेमिकल संश्लेषणएक अक्रिय मैट्रिक्स में कम तापमान पर धातु परमाणुओं (या धातु यौगिकों) के संघनन पर आधारित।
रासायनिक संघनन. कण आकार के साथ सोने (लाल) का कोलाइडल घोल 1857 में फैराडे द्वारा प्राप्त किया गया था। यह सोल ब्रिटिश संग्रहालय में प्रदर्शित है। इसकी स्थिरता को ठोस चरण-समाधान के इंटरफ़ेस पर एक DEL के गठन और विघटित दबाव के एक इलेक्ट्रोस्टैटिक घटक की घटना द्वारा समझाया गया है।
अक्सर, नैनोकणों का संश्लेषण रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान समाधान में किया जाता है। धातु के कण प्राप्त करने के लिए न्यूनीकरण अभिक्रियाओं का उपयोग किया जाता है। कम करने वाले एजेंट के रूप में, एल्यूमीनियम और बोरोहाइड्राइड्स, हाइपोफॉस्फाइट्स आदि का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, 7 एनएम के कण आकार के साथ एक सोने का सोल सोडियम बोरोहाइड्राइड के साथ सोने के क्लोराइड को कम करके प्राप्त किया जाता है।
लवण या धातु ऑक्साइड के नैनोकण विनिमय या हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं में प्राप्त होते हैं।
प्राकृतिक और सिंथेटिक सर्फेक्टेंट का उपयोग स्टेबलाइजर्स के रूप में किया जाता है।
मिश्रित संरचना वाले नैनोकणों का संश्लेषण किया गया। उदाहरण के लिए, Cd/ZnS, ZnS/CdSe, TiO 2 /SiO 2। ऐसे नैनोकण एक प्रकार (शेल) के अणुओं को दूसरे प्रकार (कोर) के पूर्व-संश्लेषित नैनोकण पर जमा करने से प्राप्त होते हैं।
सभी विधियों का मुख्य नुकसान नैनोकणों का व्यापक आकार वितरण है। नैनोकणों के आकार को नियंत्रित करने की एक विधि रिवर्स माइक्रोइमल्शन में नैनोकणों की तैयारी से जुड़ी है। रिवर्स माइक्रोइमल्शन में, डिस चरण पानी है, फैलाव माध्यम तेल है। पानी (या अन्य ध्रुवीय तरल) की बूंदों का आकार तैयारी की शर्तों और स्टेबलाइज़र की प्रकृति के आधार पर व्यापक रूप से भिन्न हो सकता है। पानी की एक बूंद एक रिएक्टर की भूमिका निभाती है जिसमें एक नया चरण बनता है। परिणामी कण का आकार बूंद के आकार से सीमित होता है, इस कण का आकार बूंद के आकार को दोहराता है।
सोल-जेल विधिइसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं: 1. प्रारंभिक समाधान की तैयारी, जिसमें आमतौर पर धातु एल्कोक्साइड एम (ओआर) एन होता है, जहां एम सिलिकॉन, टाइटेनियम, जस्ता, एल्यूमीनियम, टिन, सेरियम, आदि है, आर क्षार या एरिल है; 2. पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाओं के कारण जेल का निर्माण; 3. सुखाना; 4. ताप उपचार. कार्बनिक सॉल्वैंट्स में हाइड्रोलिसिस
M(OR) 4 +4H 2 OM(OH) 4 +4ROH.
फिर पोलीमराइजेशन और जेल का निर्माण होता है।
एमएम (ओएच) एन (एमओ) 2 + 2एमएच 2 ओ।
पेप्टाइजेशन विधि.अवक्षेप को धोते समय पेप्टाइजेशन, इलेक्ट्रोलाइट के साथ अवक्षेप के पेप्टाइजेशन के बीच अंतर करें; सर्फेक्टेंट के साथ पेप्टाइजेशन; रासायनिक पेप्टाइजेशन.
अवक्षेप की धुलाई के दौरान पेप्टीकरण अवक्षेप से इलेक्ट्रोलाइट को हटाने तक कम हो जाता है, जो जमाव का कारण बनता है। इस मामले में, DEL की मोटाई बढ़ जाती है, और आयन-इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण की ताकतें अंतर-आणविक आकर्षण की ताकतों पर हावी हो जाती हैं।
इलेक्ट्रोलाइट के साथ वर्षा पेप्टाइजेशन इलेक्ट्रोलाइट आयनों में से एक की कणों पर सोखने की क्षमता से जुड़ा होता है, जो कणों पर डीईएस के निर्माण में योगदान देता है।
सर्फेक्टेंट के साथ पेप्टाइजेशन। सर्फेक्टेंट मैक्रोमोलेक्यूल्स कणों पर सोख लिए जाते हैं या उन्हें चार्ज (आयनिक सर्फेक्टेंट) देते हैं या एक सोखना-विलायण अवरोध बनाते हैं जो कणों को तलछट में एक साथ चिपकने से रोकता है।
रासायनिक पेप्टाइजेशन तब होता है जब सिस्टम में जोड़ा गया कोई पदार्थ तलछट पदार्थ के साथ संपर्क करता है। इस मामले में, एक इलेक्ट्रोलाइट बनता है, जो कणों की सतह पर एक DEL बनाता है।
परिचय……………………………………………………पृ. 3
मुख्य हिस्सा
1. बिखरी हुई प्रणालियाँ प्राप्त करना………………………………पी. 5
1.1. परिक्षेपण विधियाँ………………………………..पी. 5
1.2. संघनन विधियाँ…………………………..प. 7
2. फैलाव प्रणालियों की शुद्धि………………………………..पी. 10
परिशिष्ट……………………………………………………पृ. 12
प्रयुक्त साहित्य की सूची………………………… पृष्ठ 13
परिचय
कोलाइड रसायन विज्ञान में, पाठ्यक्रम की कई अवधारणाओं का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। भौतिक रसायन, चरण, सजातीय और विषम प्रणालियों सहित।
चरण - समान संरचना की प्रणाली का हिस्सा, समान भौतिक गुण, इंटरफ़ेस द्वारा अन्य भागों से घिरा हुआ। एक चरण से युक्त प्रणाली को सजातीय कहा जाता है। एक विषमांगी प्रणाली में दो या दो से अधिक चरण होते हैं। एक विषमांगी प्रणाली जिसमें एक चरण को सूक्ष्म कणों के रूप में दर्शाया जाता है, कहलाती है सूक्ष्मविषम।एक विषम प्रणाली में ऐसे कण हो सकते हैं जो ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप में दिखाई देने वाले कणों से बहुत छोटे होते हैं। ऐसे कणों को अल्ट्रामाइक्रोस्कोप का उपयोग करके देखा जाता है। ऐसे छोटे कणों से युक्त प्रणाली कहलाती है Ultramicroheterogeneous. ओस्टवाल्ड एवं वेइमरन के सुझाव के अनुसार वह चरण जो सूक्ष्मकणों के रूप में सूक्ष्मविषम तथा अतिसूक्ष्मविषम तंत्र में प्रवेश करता है, कहलाता है तितर - बितर .
सूक्ष्म विषमांगी और अति सूक्ष्म विषमांगी प्रणालियाँ विषमांगी प्रणालियों के एक विशेष वर्ग के प्रतिनिधि हैं जिन्हें कहा जाता है बिखरी हुई प्रणालियाँ .
कोलाइडल रसायन विज्ञान विषमांगी, अत्यधिक फैली हुई प्रणालियों के गुणों और उनमें होने वाली प्रक्रियाओं का विज्ञान है।
मुक्त ऊर्जा की अधिकता होने के कारण, विशिष्ट रूप से अत्यधिक बिखरी हुई प्रणालियाँ थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर होती हैं। वे सहज प्रक्रियाओं की विशेषता रखते हैं जो फैलाव को कम करके निर्दिष्ट अतिरिक्त को कम करते हैं। साथ ही, सिस्टम, अपने स्वरूप में अपरिवर्तित रहता है रासायनिक संरचना, ऊर्जा विशेषताओं को बदलता है, और परिणामस्वरूप, कोलाइड-रासायनिक गुण। विचाराधीन प्रक्रियाओं में, रासायनिक प्रक्रियाओं के विपरीत, सिस्टम "स्वयं द्वारा" (संरचना को संरक्षित करते हुए) शेष रहते हुए अस्थिरता, परिवर्तनशीलता, उच्च उत्तरदायित्व प्रदर्शित करता है।
ये सभी विशेषताएं - अपरिवर्तनीयता, संरचना निर्माण और प्रयोगशाला - पदार्थ के उसके सबसे उच्च संगठित रूप - जीवन के विकास की प्रक्रिया में बहुत महत्वपूर्ण हैं। जीवन प्रक्रियाओं की संभावित संभावनाएं पहले से ही, एक भ्रूण की तरह, बिखरी हुई प्रणालियों में निहित हैं, जहां से जीवित पदार्थ का निर्माण होता है। पदार्थ का कोलाइडल स्तर, सुपरमॉलेक्यूलर या उच्च-आणविक, जीव विज्ञान में "आणविक स्तर" के अनुरूप, विकास की प्रक्रिया में एक आवश्यक और अपरिहार्य कड़ी है।
प्राकृतिक विज्ञान में वर्तमान में हावी जटिल जैविक समस्याओं का समाधान बड़े पैमाने पर फैलाव प्रणालियों के भौतिक रसायन विज्ञान के आधार पर किया जाता है। इसलिए, वर्तमान और भविष्य में विज्ञान के विकास के लिए कोलाइड रसायन विज्ञान का अध्ययन विशेष महत्व और मौलिक महत्व रखता है।
यह पेपर बिखरी हुई प्रणालियों को प्राप्त करने और शुद्ध करने के मुख्य तरीकों पर चर्चा करता है, जिन्हें इस प्रकार वर्गीकृत किया गया है सोलएक तरल फैलाव माध्यम और एक ठोस फैलाव चरण (सोल [जर्मन सोल से) के साथ समाधान(अव्य.)] - कोलाइडल घोल)। कण आकार के संदर्भ में, सॉल को कोलाइडल-फैली हुई प्रणालियों (10 -7 - 10 -9 मीटर) के रूप में वर्गीकृत किया गया है।
कई मामलों में आवश्यक गुणों वाली सामग्री प्राप्त करना, जैसे कि शामिल करना तकनीकी प्रक्रियाएंपरिक्षिप्त चरण के कणों का निर्माण (फैलाव या संघनन) और तरल परिक्षेपण माध्यम में उनका जमाव। दूसरी ओर, निलंबन का जमाव और अवसादन जल शोधन प्रक्रियाओं के चरणों में से एक है। यह न केवल हानिकारक घरेलू सस्पेंशन और विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं से निकलने वाले कचरे पर लागू होता है, बल्कि धातु हाइड्रॉक्साइड के विशेष रूप से प्राप्त सॉल पर भी लागू होता है, जिन्हें सर्फेक्टेंट अशुद्धियों और भारी धातु आयनों को फंसाने के लिए पानी में पेश किया जाता है। इन प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने के तरीके उनके विशिष्ट गुणों के अध्ययन के साथ संयोजन में फैलाव प्रणालियों के गठन और विनाश के सामान्य पैटर्न के अनुप्रयोग पर आधारित हैं, विशेष रूप से विशेषता के साथ स्थानिक फैलाव संरचनाओं को बनाने की क्षमता यांत्रिक विशेषताएं. ये कोलाइड-रासायनिक घटनाएँ कई भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं का आधार हैं, उदाहरण के लिए, मिट्टी की परत के निर्माण के लिए अग्रणी, जो पृथ्वी की सतह पर जीवन के विकास का आधार थी।
मुख्य हिस्सा
1. बिखरी हुई प्रणालियाँ प्राप्त करना।
फैलाव प्रणाली प्राप्त करने के दो तरीके हैं। उनमें से एक में, ठोस और तरल पदार्थों को एक उपयुक्त फैलाव माध्यम में बारीक पिसा हुआ (फैला हुआ) होता है; दूसरे में, बिखरे हुए चरण के कण अलग-अलग अणुओं या आयनों से बनते हैं।
बड़े कणों को पीसकर फैलाव प्रणाली प्राप्त करने की विधियाँ कहलाती हैं फैलाव.क्रिस्टलीकरण या संघनन के परिणामस्वरूप कणों के निर्माण पर आधारित विधियाँ कहलाती हैं वाष्पीकरण।
1.1. प्रकीर्णन विधियाँ.
विधियों का यह समूह, सबसे पहले, जोड़ता है, यांत्रिक तरीके, जिसमें अंतर-आणविक बलों पर काबू पाना और फैलाव की प्रक्रिया में मुक्त सतह ऊर्जा का संचय बाहरी के कारण होता है यांत्रिक कार्यसिस्टम के ऊपर. नतीजतन, ठोस पदार्थ कुचले जाते हैं, घिसते हैं, कुचले जाते हैं या विभाजित होते हैं, और यह न केवल प्रयोगशाला या औद्योगिक स्थितियों के लिए विशिष्ट है, बल्कि प्रकृति में होने वाली फैलाव प्रक्रियाओं के लिए भी है (सर्फ बलों की कार्रवाई के तहत कठोर चट्टानों के कुचलने और घर्षण का परिणाम) , ज्वारीय घटनाएं, प्रक्रियाएं अपक्षय और निक्षालन, आदि)।
प्रयोगशाला और औद्योगिक परिस्थितियों में, विचाराधीन प्रक्रियाएं विभिन्न डिजाइनों के क्रशर, मिलस्टोन और मिलों में की जाती हैं। अत्यन्त साधारण बॉल मिल्स.ये खोखले घूमने वाले सिलेंडर होते हैं जिनमें जमीनी सामग्री और स्टील या सिरेमिक गेंदें भरी जाती हैं। जब सिलेंडर घूमता है, तो गेंदें लुढ़कती हैं, कुचले हुए पदार्थ को घिसती हैं। गेंद के प्रभाव के परिणामस्वरूप पीसना भी हो सकता है। बॉल मिलों में, सिस्टम प्राप्त होते हैं, जिनके कण आकार काफी विस्तृत श्रृंखला में होते हैं: 2 - 3 से 50 - 70 माइक्रोन तक। गेंदों के साथ एक खोखले सिलेंडर को एक गोलाकार दोलन गति में चलाया जा सकता है, जो पीसने वाले निकायों के जटिल आंदोलन की कार्रवाई के तहत भरी हुई सामग्री की गहन कुचलने में योगदान देता है। ऐसी डिवाइस को कहा जाता है कंपन करने वाली चक्की.
में बेहतर फैलाव हासिल किया जाता है कोलाइडयन का मिल्सविभिन्न डिज़ाइन, जिनके संचालन का सिद्धांत उच्च गति पर घूमने वाले रोटर और डिवाइस के स्थिर भाग - स्टेटर के बीच एक संकीर्ण अंतर में केन्द्रापसारक बल की कार्रवाई के तहत निलंबन या इमल्शन में ब्रेकिंग बलों के विकास पर आधारित है। इस मामले में निलंबित बड़े कण एक महत्वपूर्ण फाड़ने वाले बल का अनुभव करते हैं और इस प्रकार बिखर जाते हैं। वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली कोलाइडल मिल का प्रकार चित्र में दिखाया गया है। 1 (परिशिष्ट देखें)। इस मिल में एक रोटर होता है जो शंक्वाकार डिस्क 1 का प्रतिनिधित्व करता है, जो शाफ्ट 2 पर बैठा होता है, और एक स्टेटर 3 होता है। रोटर एक विशेष लंबवत घुड़सवार मोटर द्वारा संचालित होता है, जो आमतौर पर लगभग 9000 आरपीएम पर घूमता है। रोटर और स्टेटर 4 की कामकाजी सतहें एक-दूसरे से जुड़ी हुई हैं और उनके बीच के अंतर की मोटाई लगभग 0.05 मिमी है। मोटे घोल को केन्द्रापसारक बल द्वारा घूर्णन डिस्क के नीचे पाइप 5 के माध्यम से मिल में डाला जाता है, जो रोटर के घूमने के परिणामस्वरूप विकसित होता है, स्लॉट के माध्यम से धकेल दिया जाता है और फिर पाइप 6 के माध्यम से मिल से निकाल दिया जाता है। जब तरल गुजरता है स्लॉट के माध्यम से एक पतली फिल्म के रूप में, तरल में निलंबित कण महत्वपूर्ण कतरनी बलों का अनुभव करते हैं और कुचल दिए जाते हैं। परिणामी प्रणाली के फैलाव की डिग्री स्लॉट की मोटाई और रोटर के घूमने की गति पर निर्भर करती है: अंतर जितना छोटा होगा और गति जितनी अधिक होगी, कतरनी बल उतना अधिक होगा और, परिणामस्वरूप, फैलाव उतना ही अधिक होगा।
उच्च फैलाव प्राप्त किया जा सकता है अल्ट्रासोनिक फैलाव. अल्ट्रासाउंड का फैलाव प्रभाव गुहिकायन से जुड़ा होता है - एक तरल में गुहाओं का निर्माण और पतन। गुहाओं का पतन गुहिकायन आघात तरंगों की उपस्थिति के साथ होता है, जो सामग्री को नष्ट कर देते हैं। यह प्रयोगात्मक रूप से स्थापित किया गया है कि फैलाव सीधे अल्ट्रासोनिक कंपन की आवृत्ति पर निर्भर है। अल्ट्रासोनिक फैलाव विशेष रूप से प्रभावी होता है यदि सामग्री को पहले बारीक पीसने के अधीन किया गया हो। अल्ट्रासोनिक विधि द्वारा प्राप्त इमल्शन बिखरे हुए चरण के कण आकार की एकरूपता से भिन्न होते हैं।
सॉल प्राप्त करने के लिए परिक्षेपण विधियों में शामिल हैं ब्रेडिग की विधि, जो पानी में रखे गए फैलाने योग्य धातु इलेक्ट्रोड के बीच एक वोल्टाइक आर्क के गठन पर आधारित है। विधि का सार चाप में इलेक्ट्रोड की धातु के छिड़काव के साथ-साथ बनने वाले धातु वाष्प के संघनन में निहित है उच्च तापमान. इसलिए, विद्युत विधि फैलाव और संक्षेपण विधियों की विशेषताओं को जोड़ती है। इलेक्ट्रोस्प्रे विधि 1898 में ब्रेडिग द्वारा प्रस्तावित की गई थी। ब्रेडिग को सर्किट में शामिल किया गया एकदिश धारा 5-10 ए की शक्ति और 30-110 वी के वोल्टेज के साथ एमीटर, रिओस्टेट और फैलाने योग्य धातु से बने दो इलेक्ट्रोड। उन्होंने इलेक्ट्रोडों को पानी से भरे एक बर्तन में डुबोया, जिसे बाहर बर्फ से ठंडा किया गया था। ब्रेडिग द्वारा उपयोग किए गए उपकरण की योजनाबद्ध व्यवस्था अंजीर में दिखाई गई है। 2 (परिशिष्ट देखें)। जब पानी के नीचे उनके बीच के इलेक्ट्रोडों से करंट प्रवाहित होता है, तो एक वोल्टाइक आर्क उत्पन्न होता है। इस मामले में, इलेक्ट्रोड के पास अत्यधिक बिखरी हुई धातु का एक बादल बनता है। अधिक स्थिर सॉल प्राप्त करने के लिए, स्थिर इलेक्ट्रोलाइट्स के निशान, उदाहरण के लिए, क्षार धातु हाइड्रॉक्साइड, को उस पानी में डालने की सलाह दी जाती है जिसमें इलेक्ट्रोड डुबोए जाते हैं।
अधिक सामान्य अर्थयह है स्वेडबर्ग विधि,जो एक उच्च वोल्टेज ऑसिलेटरी डिस्चार्ज का उपयोग करता है, जिससे इलेक्ट्रोड के बीच एक स्पार्क जंप होता है। इस विधि का उपयोग न केवल हाइड्रोसोल, बल्कि विभिन्न धातुओं के ऑर्गेनोसोल भी प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है।
कुचलने और पीसने के दौरान, सामग्री मुख्य रूप से ताकत दोष (मैक्रो- और माइक्रोक्रैक) के स्थानों में नष्ट हो जाती है। इसलिए, जैसे-जैसे कणों को कुचला जाता है, कणों की ताकत बढ़ती जाती है, जिसका उपयोग आमतौर पर मजबूत सामग्री बनाने के लिए किया जाता है। साथ ही, कुचले जाने पर सामग्रियों की ताकत में वृद्धि से आगे फैलाव के लिए बड़ी ऊर्जा खपत होती है। का उपयोग करके सामग्रियों के विनाश को सुगम बनाया जा सकता है रिबाइंडर प्रभाव- सोखने से ठोस पदार्थों की शक्ति में कमी आती है। यह प्रभाव सर्फेक्टेंट की मदद से सतह की ऊर्जा को कम करने के लिए होता है, जिसके परिणामस्वरूप ठोस का विरूपण और विनाश आसान हो जाता है। ऐसे सर्फेक्टेंट के रूप में, इस मामले में कहा जाता है कठोरता कम करने वाले, उदाहरण के लिए, ठोस धातुओं को नष्ट करने के लिए तरल धातुओं, कार्बनिक एकल क्रिस्टल की ताकत को कम करने के लिए कार्बनिक पदार्थों का उपयोग किया जा सकता है। कठोरता कम करने वालों की विशेषता छोटी मात्रा होती है जो रिबाइंडर प्रभाव और कार्रवाई की विशिष्टता का कारण बनती है। सामग्री को गीला करने वाले योजक माध्यम को दोष वाले स्थानों में घुसने में मदद करते हैं और, केशिका बलों की मदद से, ठोस के विनाश की सुविधा भी देते हैं। सर्फेक्टेंट न केवल सामग्री के विनाश में योगदान करते हैं, बल्कि बिखरी हुई अवस्था को भी स्थिर करते हैं, क्योंकि, कणों की सतह को कवर करके, वे उनके विपरीत आसंजन या संलयन (तरल पदार्थों के लिए) को रोकते हैं। यह अत्यधिक बिखरी हुई स्थिति की प्राप्ति में भी योगदान देता है।
फैलाव वाली विधियों का उपयोग आमतौर पर बहुत अधिक फैलाव प्राप्त करने में विफल रहता है। 10 -6 - 10 -7 सेमी के क्रम के कण आकार वाले सिस्टम संक्षेपण विधियों द्वारा प्राप्त किए जाते हैं।
1.2. संक्षेपण विधियाँ.
संघनन विधियाँ एक सजातीय माध्यम में अणुओं, आयनों या परमाणुओं के संयोजन से एक नए चरण के उद्भव की प्रक्रियाओं पर आधारित होती हैं। इन विधियों को भौतिक एवं रासायनिक में विभाजित किया जा सकता है।
भौतिक संघनन.फैलाव प्रणाली प्राप्त करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण भौतिक विधियाँ हैं वाष्प संघनन और विलायक प्रतिस्थापन।वाष्प से संघनन का सबसे स्पष्ट उदाहरण कोहरे का बनना है। जब सिस्टम के पैरामीटर बदलते हैं, विशेष रूप से, जब तापमान घटता है, तो वाष्प दबाव तरल (या ठोस) पर संतुलन वाष्प दबाव से अधिक हो सकता है और गैस चरण में एक नया तरल (ठोस) चरण दिखाई देता है। परिणामस्वरूप, प्रणाली विषम हो जाती है - कोहरा (धुआं) बनने लगता है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, छलावरण एरोसोल प्राप्त होते हैं, जो P 2 O 5, ZnO और अन्य पदार्थों के वाष्प को ठंडा करने से बनते हैं। लियोसोल पदार्थों के वाष्पों के संयुक्त संघनन की प्रक्रिया में प्राप्त होते हैं जो एक ठंडी सतह पर एक परिक्षिप्त चरण और एक परिक्षेपण माध्यम बनाते हैं।
विलायक को बदलने की विधि का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो पिछले एक की तरह, सिस्टम के मापदंडों में ऐसे बदलाव पर आधारित है, जिसमें फैलाव माध्यम में घटक की रासायनिक क्षमता संतुलन से अधिक हो जाती है और प्रवृत्ति होती है एक संतुलन अवस्था में संक्रमण से एक नए चरण का निर्माण होता है। वाष्प संघनन विधि (तापमान परिवर्तन) के विपरीत, विलायक प्रतिस्थापन विधि में माध्यम की संरचना बदल जाती है। इसलिए, यदि एथिल अल्कोहल में सल्फर के संतृप्त आणविक घोल को बड़ी मात्रा में पानी में डाला जाता है, तो अल्कोहल-पानी के मिश्रण में परिणामी घोल पहले से ही सुपरसैचुरेटेड होता है। सुपरसैचुरेशन से एक नए चरण के कणों के निर्माण के साथ सल्फर अणुओं का एकत्रीकरण होगा - फैला हुआ।
विलायक प्रतिस्थापन विधि इन पदार्थों के अल्कोहल या एसीटोन घोल को पानी में डालकर सल्फर, फास्फोरस, आर्सेनिक, रोसिन, सेल्युलोज एसीटेट और कई कार्बनिक पदार्थों के सॉल का उत्पादन करती है।
रासायनिक संघनन. ये विधियाँ सुपरसैचुरेटेड घोल से एक नए चरण के संघनन पृथक्करण पर भी आधारित हैं। हालाँकि, भौतिक तरीकों के विपरीत, जो पदार्थ परिक्षिप्त चरण बनाता है वह रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप प्रकट होता है। इस प्रकार, एक नए चरण के निर्माण के साथ आगे बढ़ने वाली कोई भी रासायनिक प्रतिक्रिया कोलाइडल प्रणाली प्राप्त करने का एक स्रोत हो सकती है। निम्नलिखित रासायनिक प्रक्रियाएँ उदाहरण के तौर पर दी गई हैं।
1. पुनर्प्राप्ति.इस विधि का एक उत्कृष्ट उदाहरण क्लोरोऑरिक एसिड की कमी से सोने का सॉल तैयार करना है। हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जा सकता है (ज़िग्मोंडी विधि):
2HauCl 2 + 3H 2 O 2 ® 2Au + 8HCl + 3O 2
अन्य कम करने वाले एजेंट भी जाने जाते हैं: फॉस्फोरस (एम. फैराडे), टैनिन (डब्ल्यू. ओसवाल्ड), फॉर्मेल्डिहाइड (आर. ज़िग्मोंडी)। उदाहरण के लिए,
2KauO 2 + 3HCHO + K 2 CO 3 = 2Au + 3HCOOK + KHCO 3 + H 2 O
2. ऑक्सीकरण.ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाएं प्रकृति में व्यापक हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि मैग्मैटिक पिघल और उनसे अलग हुई गैसों, द्रव चरणों और भूजल के आरोहण के दौरान, सभी मोबाइल चरण बड़ी गहराई पर कमी प्रक्रियाओं के क्षेत्र से सतह के निकट ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं के क्षेत्रों में गुजरते हैं। ऐसी प्रक्रियाओं का एक उदाहरण ऑक्सीकरण एजेंटों (सल्फर डाइऑक्साइड या ऑक्सीजन) के साथ हाइड्रोथर्मल पानी में सल्फर सॉल का निर्माण है:
2H 2 S + O 2 = 2S + 2H 2 O
एक अन्य उदाहरण लौह बाइकार्बोनेट के ऑक्सीकरण और हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया है:
4Fe(HCO 3) 2 +O 2 +2H 2 O®4Fe(OH) 3 +8CO 2
परिणामस्वरूप आयरन हाइड्रॉक्साइड सॉल लाल-भूरा रंग प्रदान करता है। प्राकृतिक जलऔर निचली मिट्टी की परतों में जंग लगे-भूरे तलछट क्षेत्रों का स्रोत है।
3. हाइड्रोलिसिस।लवणों के जल-अपघटन की प्रक्रियाओं में हाइड्रोसोल का निर्माण प्रकृति में व्यापक है और प्रौद्योगिकी में इसका बहुत महत्व है। नमक हाइड्रोलिसिस प्रक्रियाओं का उपयोग अपशिष्ट जल उपचार (एल्यूमीनियम सल्फेट के हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त एल्यूमीनियम हाइड्रॉक्साइड) के लिए किया जाता है। हाइड्रोलिसिस के दौरान बनने वाले कोलाइडल हाइड्रॉक्साइड का उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र प्रभावी ढंग से अशुद्धियों - सर्फेक्टेंट अणुओं और भारी धातु आयनों को सोखना संभव बनाता है।
4. प्रतिक्रियाओं का आदान-प्रदान।यह विधि व्यवहार में सबसे आम है। उदाहरण के लिए, आर्सेनिक सल्फाइड सोल प्राप्त करना:
2H 3 AsO 3 + 3H 2 S®As 2 S 3 + 6H 2 O,
सिल्वर आयोडाइड सोल प्राप्त करना:
AgNO3 +KI®AgI+KNO3
दिलचस्प बात यह है कि विनिमय प्रतिक्रियाओं से कार्बनिक सॉल्वैंट्स में सॉल प्राप्त करना संभव हो जाता है। विशेष रूप से, प्रतिक्रिया
Hg(CN) 2 +H 2 S®HgS+2HCN
यह मिथाइल, एथिल या प्रोपाइल अल्कोहल में एचजी (सीएन) 2 को घोलकर और घोल के माध्यम से हाइड्रोजन सल्फाइड प्रवाहित करके किया जाता है।
विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में प्रसिद्ध प्रतिक्रियाएं, जैसे बेरियम सल्फेट या सिल्वर क्लोराइड के अवक्षेप का उत्पादन
Na 2 SO 4 + BaCl 2 ® BaSO 4 + 2NaCl
AgNO 3 + NaCl ® AgCl + NaNO 3
कुछ परिस्थितियों में लगभग पारदर्शी, थोड़े बादल वाले सॉल का उत्पादन होता है, जिससे बाद में वर्षा हो सकती है।
इस प्रकार, सॉल की संघनन तैयारी के लिए, यह आवश्यक है कि घोल में पदार्थ की सांद्रता घुलनशीलता से अधिक हो, अर्थात। समाधान अतिसंतृप्त होना चाहिए. ये स्थितियाँ महीन सॉल के निर्माण और सामान्य ठोस चरण जमाव दोनों के लिए सामान्य हैं। हालाँकि, पहले मामले में, विशेष परिस्थितियों की आवश्यकता होती है, जो कि वीमरन द्वारा विकसित सिद्धांत के अनुसार, बिखरे हुए चरण के नाभिक की एक बड़ी संख्या की एक साथ उपस्थिति में शामिल होती है। भ्रूण को समझना है न्यूनतमके साथ संतुलन में एक नए चरण का संचय पर्यावरण. अत्यधिक परिक्षिप्त प्रणाली प्राप्त करने के लिए, यह आवश्यक है कि न्यूक्लियेशन की दर क्रिस्टल वृद्धि की दर से बहुत अधिक हो। व्यवहार में, यह एक घटक के संकेंद्रित घोल को दूसरे के बहुत पतले घोल में जोरदार सरगर्मी के साथ डालने से प्राप्त होता है।
यदि विशेष यौगिकों, जिन्हें सुरक्षात्मक पदार्थ या स्टेबलाइजर्स कहा जाता है, को उनकी तैयारी की प्रक्रिया में समाधान में पेश किया जाता है, तो सॉल अधिक आसानी से बनते हैं। साबुन, प्रोटीन और अन्य यौगिकों का उपयोग हाइड्रोसोल की तैयारी में सुरक्षात्मक पदार्थों के रूप में किया जाता है। ऑर्गेनोसोल की तैयारी में स्टेबलाइजर्स का भी उपयोग किया जाता है।
2. बिखरी हुई प्रणालियों का शुद्धिकरण।
उच्च आणविक भार यौगिकों (एचएमसी) के सॉल और समाधानों में अवांछित अशुद्धियों के रूप में कम आणविक भार वाले यौगिक होते हैं। इन्हें निम्नलिखित विधियों द्वारा हटाया जाता है।
डायलिसिस.डायलिसिस ऐतिहासिक रूप से शुद्धिकरण की पहली विधि थी। यह टी. ग्राहम (1861) द्वारा प्रस्तावित किया गया था। सबसे सरल डायलाइज़र की योजना अंजीर में दिखाई गई है। 3 (परिशिष्ट देखें)। शुद्ध किए जाने वाले सॉल या आईयूडी घोल को एक बर्तन में डाला जाता है, जिसके नीचे एक झिल्ली होती है जो कोलाइडल कणों या मैक्रोमोलेक्यूल्स को बनाए रखती है और विलायक अणुओं और कम आणविक भार अशुद्धियों को पारित करती है। झिल्ली के संपर्क में आने वाला बाहरी माध्यम एक विलायक है। कम-आणविक अशुद्धियाँ, जिनकी राख या मैक्रोमोलेक्युलर घोल में सांद्रता अधिक होती है, झिल्ली से होकर बाहरी वातावरण (डायलीसेट) में चली जाती हैं। चित्र में, निम्न-आणविक अशुद्धियों के प्रवाह की दिशा को तीरों द्वारा दिखाया गया है। शुद्धिकरण तब तक जारी रहता है जब तक कि राख और डायलीसेट में अशुद्धियों की सांद्रता परिमाण में समान न हो जाए (अधिक सटीक रूप से, जब तक कि राख और डायलीसेट में रासायनिक क्षमता बराबर न हो जाए)। यदि आप विलायक को अद्यतन करते हैं, तो आप लगभग पूरी तरह से अशुद्धियों से छुटकारा पा सकते हैं। डायलिसिस का यह उपयोग तब उचित होता है जब शुद्धिकरण का उद्देश्य झिल्ली से गुजरने वाले सभी कम आणविक भार वाले पदार्थों को निकालना होता है। हालाँकि, कुछ मामलों में, कार्य अधिक कठिन हो सकता है - सिस्टम में कम-आणविक यौगिकों के केवल एक निश्चित हिस्से से छुटकारा पाना आवश्यक है। फिर, बाहरी वातावरण के रूप में, उन पदार्थों का एक समाधान उपयोग किया जाता है जिन्हें सिस्टम में संग्रहीत किया जाना चाहिए। यह वह कार्य है जो निम्न-आणविक विषाक्त पदार्थों और विषाक्त पदार्थों (लवण, यूरिया, आदि) से रक्त को साफ करते समय निर्धारित किया जाता है।
अल्ट्राफिल्ट्रेशन।अल्ट्राफिल्टरेशन अल्ट्राफिल्टर के माध्यम से कम आणविक भार अशुद्धियों के साथ एक फैलाव माध्यम को मजबूर करके एक सफाई विधि है। अल्ट्राफिल्टर उसी प्रकार की झिल्ली हैं जिनका उपयोग डायलिसिस के लिए किया जाता है।
सबसे सरल स्थापनाअल्ट्राफिल्ट्रेशन द्वारा सफाई के लिए चित्र में दिखाया गया है। 4 (परिशिष्ट देखें)। शुद्ध सोल या आईयूडी घोल को अल्ट्राफिल्टर से बैग में डाला जाता है। की तुलना में सोल पर अतिरिक्त लगाया जाता है वायु - दाब. इसे किसी बाहरी स्रोत (सिलेंडर के साथ) का उपयोग करके बनाया जा सकता है संपीड़ित हवा, कंप्रेसर, आदि), या तरल का एक बड़ा स्तंभ। सॉल में शुद्ध विलायक मिलाकर परिक्षेपण माध्यम को नवीनीकृत किया जाता है। सफाई की गति पर्याप्त रूप से अधिक हो, इसके लिए अद्यतन यथाशीघ्र किया जाता है। यह महत्वपूर्ण अत्यधिक दबाव लागू करके हासिल किया जाता है। झिल्ली को ऐसे भार का सामना करने के लिए, इसे एक यांत्रिक समर्थन पर लगाया जाता है। छेद, कांच और सिरेमिक फिल्टर वाले ग्रिड और प्लेटें ऐसे समर्थन के रूप में काम करते हैं।
माइक्रोफिल्ट्रेशन।माइक्रोफिल्ट्रेशन 0.1 से 10 माइक्रोन तक के आकार के सूक्ष्म कणों को फिल्टर के माध्यम से अलग करना है। माइक्रोफ़िल्ट्रेट का प्रदर्शन झिल्ली की सरंध्रता और मोटाई से निर्धारित होता है। सरंध्रता का आकलन करने के लिए, यानी, छिद्र क्षेत्र का कुल फिल्टर क्षेत्र का अनुपात, विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है: तरल पदार्थ और गैसों को छिद्रित करना, झिल्ली की विद्युत चालकता को मापना, बिखरे हुए चरण के कैलिब्रेटेड कणों वाले छिद्रण सिस्टम आदि।
माइक्रोपोरस फिल्टर अकार्बनिक पदार्थों और पॉलिमर से बनाए जाते हैं। सिन्टरिंग पाउडर द्वारा, चीनी मिट्टी के बरतन, धातुओं और मिश्र धातुओं से झिल्ली प्राप्त की जा सकती है। माइक्रोफिल्ट्रेशन के लिए पॉलिमर झिल्ली अक्सर सेलूलोज़ और उसके डेरिवेटिव से बनाई जाती है।
इलेक्ट्रोडायलिसिस।बाहरी रूप से लगाए गए संभावित अंतर को लागू करके इलेक्ट्रोलाइट्स को हटाने में तेजी लाई जा सकती है। इस शुद्धिकरण विधि को इलेक्ट्रोडायलिसिस कहा जाता है। इसका उपयोग सफाई के लिए किया जाता है विभिन्न प्रणालियाँडोरे (1910) के सफल कार्य के परिणामस्वरूप जैविक वस्तुओं (प्रोटीन, रक्त सीरम, आदि के समाधान) के साथ शुरुआत हुई। सबसे सरल इलेक्ट्रोडायलाइज़र का उपकरण अंजीर में दिखाया गया है। 5 (संलग्नक देखें). साफ की जाने वाली वस्तु (सोल, आईयूडी घोल) को मध्य कक्ष 1 में रखा जाता है, और माध्यम को दोनों तरफ के कक्षों में डाला जाता है। कैथोड 3 और एनोड 5 कक्षों में, लागू विद्युत वोल्टेज की कार्रवाई के तहत आयन झिल्ली में छिद्रों से गुजरते हैं।
जब उच्च विद्युत वोल्टेज लागू किया जा सकता है तो शुद्ध करने के लिए इलेक्ट्रोडायलिसिस सबसे उपयुक्त है। ज्यादातर मामलों में, शुद्धिकरण के प्रारंभिक चरण में, सिस्टम में बहुत अधिक मात्रा में घुले हुए लवण होते हैं, और उनकी विद्युत चालकता अधिक होती है। इसलिए, जब उच्च वोल्टेजगर्मी की एक महत्वपूर्ण मात्रा जारी की जा सकती है, और प्रोटीन या अन्य जैविक घटकों वाले सिस्टम में अपरिवर्तनीय परिवर्तन हो सकते हैं। इसलिए, प्री-डायलिसिस का उपयोग करके, अंतिम सफाई विधि के रूप में इलेक्ट्रोडायलिसिस का उपयोग करना तर्कसंगत है।
संयुक्त सफाई के तरीके.व्यक्तिगत शुद्धिकरण विधियों के अलावा - अल्ट्राफिल्ट्रेशन और इलेक्ट्रोडायलिसिस - उनका संयोजन ज्ञात है: इलेक्ट्रोअल्ट्राफिल्ट्रेशन, प्रोटीन को शुद्ध करने और अलग करने के लिए उपयोग किया जाता है।
नामक विधि का उपयोग करके शुद्ध करना और साथ ही आईयूडी सॉल या घोल की सांद्रता को बढ़ाना संभव है विद्युत विच्छेदन.यह विधि वी. पॉली द्वारा प्रस्तावित की गई थी। इलेक्ट्रोडिकेंटेशन तब होता है जब इलेक्ट्रोडायलाइजर को बिना हिलाए संचालित किया जाता है। सोल कणों या मैक्रोमोलेक्यूल्स का अपना चार्ज होता है और, विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, इलेक्ट्रोड में से एक की दिशा में चलते हैं। चूँकि वे झिल्ली से होकर नहीं गुजर सकते, इसलिए किसी एक झिल्ली पर उनकी सांद्रता बढ़ जाती है। एक नियम के रूप में, कणों का घनत्व माध्यम के घनत्व से भिन्न होता है। इसलिए, सॉल सांद्रता के स्थल पर, सिस्टम का घनत्व औसत मूल्य से भिन्न होता है (आमतौर पर, घनत्व बढ़ती एकाग्रता के साथ बढ़ता है)। संकेंद्रित सॉल इलेक्ट्रोडायलाइज़र के निचले भाग में प्रवाहित होता है, और कक्ष में परिसंचरण होता है, जो तब तक जारी रहता है जब तक कि कण लगभग पूरी तरह से हटा नहीं दिए जाते।
कोलाइडल समाधान और, विशेष रूप से, लियोफोबिक कोलाइड के समाधान, शुद्ध और स्थिर, उनकी थर्मोडायनामिक अस्थिरता के बावजूद, अनिश्चित काल तक मौजूद रह सकते हैं। फैराडे द्वारा तैयार किए गए लाल सोने के सोल समाधानों में अभी तक कोई दृश्य परिवर्तन नहीं हुआ है। ये आंकड़े बताते हैं कि कोलाइडल सिस्टम मेटास्टेबल संतुलन में हो सकते हैं।
आवेदन
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प्रयुक्त साहित्य की सूची
1. एस.एस. वॉयुत्स्की, कोलाइडल रसायन विज्ञान का पाठ्यक्रम। मॉस्को, प्रकाशन गृह "रसायन विज्ञान", 1976।
2. वी. एन. ज़खारचेंको, कोलाइड रसायन विज्ञान। मॉस्को, प्रकाशन गृह "हायर स्कूल", 1989।
3. डी. ए. फ्रेडरिक्सबर्ग, कोलाइडल रसायन विज्ञान का पाठ्यक्रम। प्रकाशन गृह "रसायन विज्ञान", लेनिनग्राद शाखा, 1974।
4. यू. जी. फ्रोलोव, कोलाइडल रसायन विज्ञान का पाठ्यक्रम। सतही घटनाएँ और बिखरी हुई प्रणालियाँ। मॉस्को, प्रकाशन गृह "रसायन विज्ञान", 1982।
5. ई. डी. शुकुकिन, ए. वी. पर्टसेव, और ई. ए. अमेलिना, कोलाइड रसायन विज्ञान। मॉस्को, प्रकाशन गृह "हायर स्कूल", 1992।
परिक्षिप्त प्रणाली एक ऐसी प्रणाली है जिसमें एक पदार्थ दूसरे के माध्यम में वितरित होता है, और कणों और परिक्षेपण माध्यम के बीच एक चरण सीमा होती है। परिक्षिप्त प्रणालियों में एक परिक्षिप्त चरण और एक परिक्षेपण माध्यम शामिल होता है।
परिक्षिप्त चरण माध्यम में वितरित कण हैं। इसकी विशेषताएं फैलाव और असंततता हैं।
परिक्षेपण माध्यम - वह भौतिक माध्यम जिसमें परिक्षिप्त चरण स्थित होता है। इसका लक्षण है निरंतरता.
फैलाव विधि. इसमें किसी दिए गए फैलाव तक ठोस पदार्थों को यांत्रिक रूप से कुचलना शामिल है; अल्ट्रासोनिक कंपन द्वारा फैलाव; प्रत्यावर्ती और प्रत्यक्ष धारा की क्रिया के तहत विद्युत फैलाव। फैलाव विधि द्वारा बिखरी हुई प्रणालियाँ प्राप्त करने के लिए, यांत्रिक उपकरणों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है: क्रशर, मिल, मोर्टार, रोलर्स, पेंट ग्राइंडर, शेकर्स। नोजल, टॉप्स, घूमने वाली डिस्क, सेंट्रीफ्यूज का उपयोग करके तरल पदार्थों का परमाणुकरण और छिड़काव किया जाता है। गैसों का फैलाव मुख्य रूप से उन्हें तरल के माध्यम से बुदबुदाकर किया जाता है। फोम पॉलिमर, फोम कंक्रीट, फोम जिप्सम में, गैसें उन पदार्थों का उपयोग करके प्राप्त की जाती हैं जो गैस उत्सर्जित करते हैं उच्च तापमानया रासायनिक प्रतिक्रियाओं में.
इसके बावजूद व्यापक अनुप्रयोगफैलाव विधियाँ, उनका उपयोग -100 एनएम के कण आकार के साथ बिखरे हुए सिस्टम प्राप्त करने के लिए नहीं किया जा सकता है। ऐसी प्रणालियाँ संघनन विधियों द्वारा प्राप्त की जाती हैं।
संघनन विधियाँ उन पदार्थों से परिक्षिप्त चरण के निर्माण की प्रक्रिया पर आधारित होती हैं जो आणविक या आयनिक अवस्था में होते हैं। इस विधि के लिए एक आवश्यक आवश्यकता एक सुपरसैचुरेटेड घोल का निर्माण है जिससे एक कोलाइडल प्रणाली प्राप्त की जानी चाहिए। इसे कुछ भौतिक या रासायनिक परिस्थितियों में हासिल किया जा सकता है।
भौतिक संघनन विधियाँ:
1) रुद्धोष्म विस्तार के दौरान तरल या ठोस पदार्थों के वाष्प को ठंडा करना या उन्हें बड़ी मात्रा में हवा के साथ मिलाना;
2) घोल से विलायक का क्रमिक निष्कासन (वाष्पीकरण) या किसी अन्य विलायक के साथ इसका प्रतिस्थापन, जिसमें फैला हुआ पदार्थ बदतर रूप से घुल जाता है।
तो, भौतिक संघनन से तात्पर्य हवा में ठोस या तरल कणों, आयनों या आवेशित अणुओं (कोहरे, धुंध) की सतह पर जल वाष्प के संघनन से है।
विलायक प्रतिस्थापन के परिणामस्वरूप एक सॉल का निर्माण होता है जब मूल घोल में एक और तरल मिलाया जाता है जो मूल विलायक के साथ अच्छी तरह से मिश्रित होता है लेकिन विलेय के लिए एक खराब विलायक होता है।
संघनन की रासायनिक विधियाँ विभिन्न प्रतिक्रियाओं के प्रदर्शन पर आधारित होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक अघुलनशील पदार्थ सुपरसैचुरेटेड घोल से अवक्षेपित होता है।
रासायनिक संघनन न केवल विनिमय पर आधारित हो सकता है, बल्कि रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं, हाइड्रोलिसिस आदि पर भी आधारित हो सकता है।
बिखरे हुए सिस्टम को पेप्टाइजेशन द्वारा भी प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें अवक्षेपों को कोलाइडल "समाधान" में स्थानांतरित करना शामिल है, जिसके कणों में पहले से ही कोलाइडल आकार होते हैं। पेप्टाइजेशन के निम्नलिखित प्रकार हैं: अवक्षेप को धोकर पेप्टाइजेशन; सतह-सक्रिय पदार्थों के साथ पेप्टीकरण; रासायनिक पेप्टाइजेशन.
ऊष्मागतिकी की दृष्टि से परिक्षेपण विधि सर्वाधिक लाभप्रद है।
सफ़ाई के तरीके:
1. डायलिसिस - शुद्ध विलायक से धोए गए अर्ध-पारगम्य झिल्ली का उपयोग करके अशुद्धियों से सॉल का शुद्धिकरण।
2. इलेक्ट्रोडायलिसिस - विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित डायलिसिस।
3. अल्ट्राफिल्ट्रेशन - एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली (अल्ट्राफिल्टर) के माध्यम से कम आणविक भार अशुद्धियों के साथ फैलाव माध्यम को मजबूर करके शुद्धिकरण।
परिक्षिप्त प्रणालियों के आणविक-गतिज और ऑप्टिकल गुण: ब्राउनियन गति, आसमाटिक दबाव, प्रसार, अवसादन संतुलन, अवसादन विश्लेषण, परिक्षिप्त प्रणालियों के ऑप्टिकल गुण।
सभी आणविक-गतिज गुण अणुओं की सहज गति के कारण होते हैं और ब्राउनियन गति, प्रसार, परासरण और अवसादन-आयनिक संतुलन में प्रकट होते हैं।
ब्राउनियन गति को फैलाव माध्यम के अणुओं की क्रिया के कारण किसी तरल या गैसों में निलंबित छोटे कणों की निरंतर, अराजक, सभी दिशाओं के लिए समान रूप से संभावित गति कहा जाता है। ब्राउनियन गति का सिद्धांत एक यादृच्छिक बल की परस्पर क्रिया की अवधारणा से आगे बढ़ता है जो अणुओं के प्रभाव, एक समय-निर्भर बल और एक घर्षण बल की विशेषता बताता है जब एक बिखरे हुए चरण के कण एक निश्चित गति से फैलाव माध्यम में चलते हैं।
अनुवादात्मक गति के अलावा, घूर्णी गति भी संभव है, जो अनियमित आकार के द्वि-आयामी कणों (धागे, फाइबर, गुच्छे) के लिए विशिष्ट है। ब्राउनियन गति अत्यधिक बिखरी हुई प्रणालियों में सबसे अधिक स्पष्ट होती है, और इसकी तीव्रता फैलाव पर निर्भर करती है।
प्रसार किसी पदार्थ का उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में स्वतःस्फूर्त प्रसार है। निम्नलिखित प्रकार हैं:
1.) आणविक
3) कोलाइडल कण।
गैसों में प्रसार दर सबसे अधिक होती है, और ठोस पदार्थों में यह सबसे कम होती है।
आसमाटिक दबाव समाधान के ऊपर का अतिरिक्त दबाव है जो झिल्ली के माध्यम से विलायक के स्थानांतरण को रोकने के लिए आवश्यक है। OD तब होता है जब एक शुद्ध विलायक किसी घोल की ओर या अधिक पतले घोल से अधिक सांद्र घोल की ओर बढ़ता है, और इसलिए यह विलेय और विलायक की सांद्रता में अंतर से जुड़ा होता है। आसमाटिक दबाव उस दबाव के बराबर होता है जो परिक्षिप्त चरण (विलेय) उत्पन्न करेगा यदि यह, समान तापमान पर गैस के रूप में, कोलाइडल प्रणाली (समाधान) के समान मात्रा पर कब्जा कर लेता है।
अवसादन, तलछट के रूप में बिखरे हुए चरण के पृथक्करण के साथ गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के तहत फैलाव प्रणालियों का स्तरीकरण है। बिखरी हुई प्रणालियों की अवसादन की क्षमता उनकी अवसादन स्थिरता का सूचक है। स्तरीकरण प्रक्रियाओं का उपयोग तब किया जाता है जब किसी प्राकृतिक या कृत्रिम रूप से तैयार उत्पाद से एक या दूसरे घटक को अलग करना आवश्यक होता है, जो एक विषम तरल प्रणाली है। कुछ मामलों में, एक मूल्यवान घटक को सिस्टम से हटा दिया जाता है, अन्य में, अवांछित अशुद्धियाँ हटा दी जाती हैं। सार्वजनिक खानपान में, बिखरी हुई प्रणालियों के स्तरीकरण की प्रक्रियाएँ आवश्यक होती हैं जब पारदर्शी पेय प्राप्त करना, शोरबा को रोशन करना और इसे मांस के कणों से मुक्त करना आवश्यक होता है।
एक प्रकाश किरण का व्यवहार जो अपने रास्ते में बिखरे हुए चरण के कणों का सामना करता है, प्रकाश तरंग दैर्ध्य और कण आकार के अनुपात पर निर्भर करता है। यदि कण प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से बड़े हैं, तो प्रकाश कणों की सतह से एक निश्चित कोण पर परावर्तित होता है। यह घटना निलंबन में देखी गई है। यदि कण प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से छोटे हैं, तो प्रकाश बिखर जाता है।
