इस लेख का मुख्य विषय कोलाइडल कण होगा। यहाँ हम कोलॉइडी विलयन और मिसेल की संकल्पना पर विचार करेंगे। और कोलाइडल से संबंधित कणों की मुख्य प्रजातियों की विविधता से भी परिचित हों। आइए अध्ययन के तहत शब्द की विभिन्न विशेषताओं, कुछ व्यक्तिगत अवधारणाओं और बहुत कुछ पर अलग से ध्यान दें।
परिचय
एक कोलाइडल कण की अवधारणा विभिन्न समाधानों से निकटता से संबंधित है। साथ में, वे विभिन्न प्रकार के सूक्ष्मविषम और छितरी हुई प्रणालियाँ बना सकते हैं। ऐसी प्रणालियों को बनाने वाले कणों का आकार आमतौर पर एक से एक सौ माइक्रोन तक होता है। बिखरे हुए माध्यम और चरण के बीच स्पष्ट रूप से अलग सीमाओं के साथ एक सतह की उपस्थिति के अलावा, कोलाइडल कणों को कम स्थिरता की संपत्ति की विशेषता होती है, और समाधान स्वयं स्वचालित रूप से नहीं बन सकते हैं। आंतरिक संरचना और आकार की संरचना में एक विस्तृत विविधता की उपस्थिति कणों को प्राप्त करने के लिए बड़ी संख्या में विधियों के निर्माण का कारण बनती है।
एक कोलाइडल प्रणाली की अवधारणा
कोलॉइडी विलयन में कण अपने सभी मेंसमुच्चय एक बिखरे हुए प्रकार की प्रणाली बनाते हैं, जो समाधानों के बीच मध्यवर्ती होते हैं, जिन्हें सत्य और मोटे के रूप में परिभाषित किया जाता है। इन समाधानों में, बूंदों, कणों और यहां तक कि छितरी हुई अवस्था बनाने वाले बुलबुले का आकार एक से एक हजार एनएम तक होता है। वे बिखरे हुए माध्यम की मोटाई में वितरित किए जाते हैं, एक नियम के रूप में, निरंतर, और संरचना और/या एकत्रीकरण की स्थिति में मूल प्रणाली से भिन्न होते हैं। इस तरह की शब्दावली इकाई के अर्थ को बेहतर ढंग से समझने के लिए, इसे सिस्टम की पृष्ठभूमि के खिलाफ विचार करना बेहतर है।
गुणों को परिभाषित करें
कोलाइडल विलयनों के गुणों में से, मुख्य ज्ञात किए जा सकते हैं:
- कण बनने से प्रकाश के मार्ग में कोई बाधा नहीं आती है।
- पारदर्शी कोलाइड में प्रकाश किरणों को बिखेरने की क्षमता होती है। इस घटना को टाइन्डल प्रभाव कहते हैं।
- एक कोलॉइडी कण का आवेश परिक्षिप्त प्रणालियों के लिए समान होता है, जिसके परिणामस्वरूप वे विलयन में नहीं हो सकते हैं। ब्राउनियन गति में, परिक्षिप्त कण अवक्षेपित नहीं हो सकते, जो कि उड़ान की स्थिति में उनके रखरखाव के कारण होता है।
मुख्य प्रकार
कोलाइडल विलयनों की मूल वर्गीकरण इकाइयाँ:
- गैसों में ठोस कणों के निलंबन को धुआँ कहते हैं।
- गैसों में तरल कणों के निलंबन को कोहरा कहा जाता है।
- एक गैस माध्यम में निलंबित ठोस या तरल प्रकार के छोटे कणों से एक एरोसोल बनता है।
- तरल या ठोस में गैस के निलंबन को फोम कहा जाता है।
- इमल्शन एक तरल में तरल निलंबन है।
- सोल एक परिक्षिप्त प्रणाली हैअतिसूक्ष्म विषमयुग्मजी प्रकार।
- जेल 2 घटकों का निलंबन है। पहला एक त्रि-आयामी ढांचा बनाता है, जिसके रिक्त स्थान विभिन्न कम आणविक भार सॉल्वैंट्स से भरे जाएंगे।
- तरल पदार्थों में ठोस-प्रकार के कणों के निलंबन को निलंबन कहा जाता है।
इन सभी कोलाइडल प्रणालियों में, कण आकार उनकी उत्पत्ति की प्रकृति और एकत्रीकरण की स्थिति के आधार पर बहुत भिन्न हो सकते हैं। लेकिन विभिन्न संरचनाओं वाली इतनी विविध संख्या में प्रणालियों के बावजूद, वे सभी कोलाइडल हैं।
कणों की प्रजाति विविधता
कोलाइडल आयामों वाले प्राथमिक कणों को आंतरिक संरचना के प्रकार के अनुसार निम्न प्रकारों में विभाजित किया जाता है:
- सस्पेंसोइड्स। उन्हें अपरिवर्तनीय कोलाइड भी कहा जाता है, जो लंबे समय तक अपने आप मौजूद रहने में असमर्थ होते हैं।
- माइकलर-प्रकार के कोलाइड, या, जैसा कि उन्हें अर्ध-कोलाइड भी कहा जाता है।
- प्रतिवर्ती प्रकार कोलाइड (आणविक)।
इन संरचनाओं के बनने की प्रक्रिया बहुत भिन्न होती है, जो उन्हें विस्तृत स्तर पर, रसायन विज्ञान और भौतिकी के स्तर पर समझने की प्रक्रिया को जटिल बनाती है। कोलाइडल कण, जिनसे इस प्रकार के विलयन बनते हैं, एक अभिन्न प्रणाली के निर्माण की प्रक्रिया के लिए अत्यंत भिन्न आकार और शर्तें हैं।
सस्पेंसोइड का निर्धारण
सस्पेंसोइड धातु तत्वों और ऑक्साइड, हाइड्रॉक्साइड, सल्फाइड और अन्य लवणों के रूप में उनकी विविधताओं के साथ समाधान हैं।
सभीउपरोक्त पदार्थों के घटक कणों में एक आणविक या आयनिक क्रिस्टल जाली होती है। वे एक बिखरे हुए प्रकार के पदार्थ का एक चरण बनाते हैं - एक सस्पेंसोइड।
एक विशिष्ट विशेषता जो उन्हें निलंबन से अलग करना संभव बनाती है, वह है उच्च फैलाव सूचकांक की उपस्थिति। लेकिन वे फैलाव के लिए एक स्थिरीकरण तंत्र की कमी से जुड़े हुए हैं।
सस्पेंसोइड्स की अपरिवर्तनीयता को इस तथ्य से समझाया जाता है कि उनके भाप लेने की प्रक्रिया की तलछट एक व्यक्ति को तलछट और बिखरे हुए माध्यम के बीच संपर्क बनाकर फिर से सोल प्राप्त करने की अनुमति नहीं देती है। सभी सस्पेंसोइड लियोफोबिक हैं। ऐसे विलयनों में धातुओं और नमक के व्युत्पन्नों से संबंधित कोलॉइडी कण कहलाते हैं जिन्हें कुचला या संघनित किया गया है।
उत्पादन पद्धति उन दो तरीकों से अलग नहीं है जो हमेशा फैलाने वाले सिस्टम बनाए जाते हैं:
- बिखराव द्वारा प्राप्त करना (बड़े पिंडों को पीसकर)।
- आयनिक और आणविक रूप से घुले पदार्थों के संघनन की विधि।
माइकलर कोलाइड्स का निर्धारण
माइकलर कोलाइड्स को सेमी-कोलॉइड भी कहा जाता है। जिन कणों से वे बनाए गए हैं वे उत्पन्न हो सकते हैं यदि एम्फीफिलिक प्रकार के अणुओं की एकाग्रता का पर्याप्त स्तर हो। ऐसे अणु केवल कम आणविक भार वाले पदार्थों को एक अणु - एक मिसेल के समुच्चय में जोड़कर बना सकते हैं।
एम्फीफिलिक प्रकृति के अणु एक गैर-ध्रुवीय विलायक और एक हाइड्रोफिलिक समूह के समान मापदंडों और गुणों के साथ एक हाइड्रोकार्बन रेडिकल से युक्त संरचनाएं हैं, जोध्रुवीय भी कहा जाता है।
मिसेल नियमित रूप से दूरी वाले अणुओं के विशिष्ट समूह होते हैं जो मुख्य रूप से फैलाव बलों के उपयोग के माध्यम से एक साथ होते हैं। उदाहरण के लिए, डिटर्जेंट के जलीय घोल में मिसेल बनते हैं।
आणविक कोलाइड का निर्धारण
आणविक कोलाइड प्राकृतिक और सिंथेटिक दोनों मूल के उच्च-आणविक यौगिक हैं। आणविक भार 10,000 से लेकर कई मिलियन तक हो सकता है। ऐसे पदार्थों के आण्विक अंशों का आकार कोलॉइडी कण के आकार का होता है। अणुओं को स्वयं मैक्रोमोलेक्यूल्स कहा जाता है।
एक मैक्रोमोलेक्यूलर प्रकार के यौगिकों को कमजोर पड़ने के अधीन सच, सजातीय कहा जाता है। वे, अत्यधिक तनुकरण के मामले में, तनु योगों के लिए नियमों की सामान्य श्रृंखला का पालन करना शुरू कर देते हैं।
आणविक प्रकार के कोलॉइडी विलयन प्राप्त करना काफी सरल कार्य है। यह शुष्क पदार्थ और संबंधित विलायक के संपर्क में आने के लिए पर्याप्त है।
मैक्रोमोलेक्यूल्स का गैर-ध्रुवीय रूप हाइड्रोकार्बन में घुल सकता है, जबकि ध्रुवीय रूप ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में घुल सकता है। उत्तरार्द्ध का एक उदाहरण पानी और नमक के घोल में विभिन्न प्रोटीनों का घुलना है।
प्रतिवर्ती इन पदार्थों को इस तथ्य के कारण कहा जाता है कि सूखे अवशेषों के नए भागों के साथ वाष्पीकरण के अधीन होने से आणविक कोलाइडल कण एक घोल का रूप ले लेते हैं। उनके विघटन की प्रक्रिया को एक ऐसे चरण से गुजरना होगा जिसमें वह प्रफुल्लित हो। यह एक विशिष्ट विशेषता है जो आणविक कोलाइड्स को अलग करती है, परऊपर चर्चा की गई अन्य प्रणालियों की पृष्ठभूमि के खिलाफ।
सूजन की प्रक्रिया में, विलायक बनाने वाले अणु बहुलक की ठोस मोटाई में प्रवेश करते हैं और इस तरह मैक्रोमोलेक्यूल्स को अलग कर देते हैं। उत्तरार्द्ध, अपने बड़े आकार के कारण, धीरे-धीरे समाधान में फैलना शुरू करते हैं। बाह्य रूप से, यह पॉलिमर के वॉल्यूमेट्रिक मान में वृद्धि के साथ देखा जा सकता है।
मिसेल डिवाइस
कोलाइडल प्रणाली के मिसेल और उनकी संरचना का अध्ययन करना आसान होगा यदि हम बनाने की प्रक्रिया पर विचार करें। आइए एक उदाहरण के रूप में एक AgI कण लें। इस मामले में, निम्नलिखित प्रतिक्रिया के दौरान एक कोलाइडल प्रकार के कण बनेंगे:
AgNO3+KI à AgI↓+KNO3
सिल्वर आयोडाइड (AgI) के अणु व्यावहारिक रूप से अघुलनशील कण बनाते हैं, जिसके अंदर चांदी के धनायनों और आयोडीन आयनों द्वारा क्रिस्टल जाली का निर्माण किया जाएगा।
परिणामी कणों में शुरू में एक अनाकार संरचना होती है, लेकिन फिर, जैसे-जैसे वे धीरे-धीरे क्रिस्टलीकृत होते हैं, वे एक स्थायी उपस्थिति संरचना प्राप्त कर लेते हैं।
यदि आप AgNO3 और KI को उनके संबंधित समकक्षों में लेते हैं, तो क्रिस्टलीय कण बढ़ेंगे और महत्वपूर्ण आकार तक पहुंचेंगे, यहां तक कि कोलाइडल कण के आकार से भी अधिक, और फिर जल्दी से अवक्षेपण।
यदि आप किसी एक पदार्थ को अधिक मात्रा में लेते हैं, तो आप कृत्रिम रूप से उसमें से एक स्टेबलाइजर बना सकते हैं, जो सिल्वर आयोडाइड के कोलाइडल कणों की स्थिरता पर रिपोर्ट करेगा। अत्यधिक AgNO के मामले में3समाधान में अधिक सकारात्मक सिल्वर आयन होंगे और NO3-। यह जानना महत्वपूर्ण है कि AgI क्रिस्टल जाली के निर्माण की प्रक्रिया पैनेट-फजान नियम का पालन करती है। इसलिए, यह केवल उन आयनों की उपस्थिति में आगे बढ़ने में सक्षम है जो इस पदार्थ को बनाते हैं, जो इस घोल में चांदी के धनायनों (Ag+) द्वारा दर्शाए जाते हैं।
सकारात्मक अर्जेंटम आयन कोर के क्रिस्टल जाली के गठन के स्तर पर पूर्ण होते रहेंगे, जो कि मिसेल संरचना में मजबूती से शामिल है और विद्युत क्षमता का संचार करता है। यही कारण है कि परमाणु जाली के निर्माण को पूरा करने के लिए जिन आयनों का उपयोग किया जाता है उन्हें संभावित-निर्धारण आयन कहा जाता है। एक कोलाइडल कण के निर्माण के दौरान - मिसेल - अन्य विशेषताएं हैं जो प्रक्रिया के एक या दूसरे पाठ्यक्रम को निर्धारित करती हैं। हालाँकि, यहाँ सब कुछ सबसे महत्वपूर्ण तत्वों के उल्लेख के साथ एक उदाहरण का उपयोग करके माना गया था।
कुछ अवधारणाएं
शब्द कोलाइडल कण सोखना परत से निकटता से संबंधित है, जो एक साथ संभावित-निर्धारण प्रकार के आयनों के साथ, काउंटरों की कुल मात्रा के सोखने के दौरान बनता है।
एक दाना एक कोर और एक सोखना परत द्वारा बनाई गई संरचना है। इसमें ई-पोटेंशियल के समान चिन्ह की विद्युत क्षमता है, लेकिन इसका मान छोटा होगा और सोखना परत में काउंटरों के प्रारंभिक मूल्य पर निर्भर करता है।
कोलाइडल कणों का जमाव एक प्रक्रिया है जिसे जमावट कहते हैं। छितरी हुई प्रणालियों में, यह छोटे कणों के निर्माण की ओर ले जाता हैबड़े वाले। इस प्रक्रिया को छोटे संरचनात्मक घटकों के बीच जमावट संरचना बनाने के लिए सामंजस्य की विशेषता है।
