कोलाइडल समाधानों का निस्पंदन। कोलाइडल प्रणालियों की शुद्धि की तैयारी और विधियाँ। बिखरी हुई प्रणालियों के बारे में सामान्य विचार

6. सॉल्स शुद्धि की विधियाँ: डायलिसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिस, अल्ट्राफिल्ट्रेशन

डायलिसिस. शुद्ध किए जाने वाले सॉल 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 अशुद्धियों को गुजरने की अनुमति देती है। झिल्ली के संपर्क में आने वाला बाहरी माध्यम एक विलायक है। कम आणविक भार वाली अशुद्धियाँ, जिनकी सांद्रता राख या मैक्रोमोलेक्यूलर घोल में अधिक होती है, झिल्ली से होकर बाहरी वातावरण (डायलीसेट) में चली जाती हैं। शुद्धिकरण तब तक जारी रहता है जब तक कि राख और डायलीसेट में अशुद्धियों की सांद्रता मूल्य में समान 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 भार यौगिकों के केवल एक निश्चित हिस्से से छुटकारा पाना आवश्यक है। फिर, उन पदार्थों का एक समाधान जिन्हें सिस्टम में संरक्षित करने की आवश्यकता होती है, बाहरी वातावरण के रूप में उपयोग किया जाता है। यह ठीक वही कार्य है जो कम आणविक भार वाले अपशिष्टों और विषाक्त पदार्थों (लवण, यूरिया, आदि) से रक्त को शुद्ध करते समय निर्धारित किया जाता है। यदि आप एक पंक्ति में सभी कम आणविक रक्त घटकों को हटा देते हैं, तो कोशिका विनाश शुरू हो जाता है, जो बदले में, शरीर की मृत्यु का कारण बन सकता है।

इलेक्ट्रोडायलिसिस। लागू संभावित अंतर (इलेक्ट्रोमाइग्रेशन) की कार्रवाई से इलेक्ट्रोलाइट्स को हटाने में काफी तेजी लाई जा सकती है। इस शुद्धिकरण विधि को इलेक्ट्रोडायलिसिस कहा जाता है। इसका उपयोग विभिन्न जैविक वस्तुओं (प्रोटीन समाधान, रक्त सीरम, आदि) के शुद्धिकरण के लिए किया जाता है।

अल्ट्राफिल्ट्रेशन। अल्ट्राफिल्टरेशन, अल्ट्राफिल्टर के माध्यम से कम आणविक भार अशुद्धियों के साथ एक फैलाव माध्यम को मजबूर करके कोलाइडल सिस्टम को शुद्ध करने की एक विधि है। अल्ट्राफिल्टर उसी प्रकार की झिल्लियाँ हैं जिनका उपयोग डायलिसिस के लिए किया जाता है। एक उच्च-आणविक पदार्थ का शुद्ध सॉल या घोल एक अल्ट्राफिल्टर बैग में डाला जाता है। वायुमंडलीय दबाव की तुलना में अधिक दबाव सोल पर लगाया जाता है। सॉल में शुद्ध विलायक मिलाकर परिक्षेपण माध्यम को नवीनीकृत किया जाता है।

अल्ट्राफिल्ट्रेशन का उपयोग न केवल मिश्रण के कम आणविक भार घटकों को हटाने के लिए किया जाता है, बल्कि सिस्टम को केंद्रित करने और विभिन्न आणविक भार वाले पदार्थों को अलग करने के लिए भी किया जाता है। यह विधि अपशिष्ट जल को शुद्ध करती है, सांस्कृतिक तरल पदार्थों को सूक्ष्मजीवविज्ञानी संश्लेषण उत्पादों से अलग करती है, और जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों को केंद्रित करती है: प्रोटीन, एंजाइम, एंटीबायोटिक्स, आदि।

हाल के वर्षों में, रक्त प्रसंस्करण के लिए डायलिसिस के साथ-साथ अल्ट्राफिल्ट्रेशन क्लिनिक में व्यापक हो गया है। इस विधि का उपयोग शरीर से विषाक्त पदार्थों को निकालने के लिए और यदि आवश्यक हो तो अतिरिक्त तरल पदार्थ को निकालने के लिए किया जाता है।

द्वितीय. अनुभाग "कोलाइडल सिस्टम के ऑप्टिकल गुण"

1. कोलाइडल प्रणालियों के ऑप्टिकल गुण। ओपेलेसेंस और प्रतिदीप्ति

कोलाइडल प्रणाली के माध्यम से प्रकाश के पारित होने से तीन ऑप्टिकल प्रभाव होते हैं: अवशोषण, प्रतिबिंब और किरणों का प्रकीर्णन। अवशोषण सभी प्रणालियों की विशेषता है, जबकि प्रतिबिंब मोटे सिस्टम (इमल्शन और सस्पेंशन) के लिए अधिक विशिष्ट है, जहां कण का आकार विकिरण तरंग दैर्ध्य से बड़ा होता है। इसलिए, आणविक और आयनिक समाधानों के विपरीत, जिनमें कोई चरण इंटरफ़ेस नहीं होता है और ऑप्टिकली सजातीय होते हैं, कोलाइडल समाधान प्रकाश बिखेरते हैं।

साइड लाइट से रोशन होने पर यह नीली मैट चमक के रूप में ओपेलेसेंस के रूप में प्रकट होता है। जब प्रकाश की एक समानांतर किरण को कोलाइडल घोल से गुजारा जाता है, तो बिखरे हुए प्रकाश का एक शंकु देखा जाता है - टिंडल प्रभाव। प्रकाश को बिखेरने की क्षमता के आधार पर, किसी घोल में कोलाइडल कणों की सांद्रता निर्धारित की जा सकती है - नेफेलोमेट्री विधि।

ओपेलेसेंस (प्रकाश प्रकीर्णन) तभी देखा जाता है जब प्रकाश तरंग दैर्ध्य परिक्षिप्त चरण के कण आकार से अधिक होता है। यदि प्रकाश की तरंगदैर्घ्य कण के व्यास से बहुत कम है, तो प्रकाश का परावर्तन होता है, जो मैलापन में प्रकट होता है।

विसरित प्रकाश की विशेषता यह होती है कि वह सभी दिशाओं में फैल जाता है। विभिन्न दिशाओं में प्रकीर्णित प्रकाश की तीव्रता भिन्न-भिन्न होती है।

ओपेलेसेंस दिखने में प्रतिदीप्ति के समान है, जो कुछ रंगों के वास्तविक समाधानों की विशेषता है। यह इस तथ्य में निहित है कि जब समाधान को परावर्तित प्रकाश में देखा जाता है, तो उसका रंग संचरित प्रकाश की तुलना में भिन्न होता है, और इसमें कोई भी विशिष्ट कोलाइडल प्रणालियों की तरह ही टिंडल शंकु देख सकता है। हालाँकि, संक्षेप में ये पूरी तरह से अलग घटनाएं हैं। ओपेलेसेंस प्रकाश के प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप होता है, और प्रकीर्णित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य आपतित प्रकाश के समान होती है। प्रतिदीप्ति एक इंट्रामोल्युलर घटना है जिसमें किसी पदार्थ के अणु द्वारा प्रकाश किरण के चयनात्मक अवशोषण और एक अलग, लंबी तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश किरण में इसका परिवर्तन शामिल होता है।

2. परिक्षिप्त प्रणालियों द्वारा प्रकाश अवशोषण। एकाग्रता पर अवशोषण की निर्भरता. बाउगुएर-लैम्बर्ट-बीयर कानून

1760 में लैम्बर्ट और उससे भी पहले बाउगुएर ने संचरित प्रकाश की तीव्रता और उस माध्यम की मोटाई के बीच निम्नलिखित संबंध स्थापित किया, जिससे यह प्रकाश गुजरा:

संचरित प्रकाश की तीव्रता कहाँ है;

घटना प्रकाश की तीव्रता;

अवशोषण गुणांक;

प्रकाश को अवशोषित करने की मोटाई.

बाउगुएर-लैम्बर्ट नियम के अनुसार, प्रत्येक अगली परत पिछली परत के समान ही संचरित प्रकाश के अंश को अवशोषित करती है।

बीयर ने दिखाया कि बिल्कुल रंगहीन और पारदर्शी विलायक के साथ समाधान का अवशोषण गुणांक विलेय की दाढ़ सांद्रता के समानुपाती होता है:।

बाउगुएर-लैम्बर्ट समीकरण में दाढ़ अवशोषण गुणांक के मूल्य को पेश करके, हम बाउगुएर-लैम्बर्ट-बीयर कानून प्राप्त करते हैं:

कानून परत की मोटाई और विघटित पदार्थ की सांद्रता पर संचरित प्रकाश की तीव्रता की निर्भरता स्थापित करता है।

समीकरण का लघुगणक लेने पर, हमें मिलता है:

समाधान का ऑप्टिकल घनत्व कहां है;

समाधान का प्रकाश संचरण.

तो अगर,

यदि समाधान प्रकाश को अवशोषित नहीं करता है, तो बाउगुएर-लैम्बर्ट-बीयर कानून का रूप इस प्रकार है:

वे। संचरित प्रकाश की तीव्रता आपतित प्रकाश की तीव्रता के बराबर होगी।

मोलर अवशोषण गुणांक सोखने वाले प्रकाश की तरंग दैर्ध्य, तापमान और विलेय और विलायक की प्रकृति पर निर्भर करता है और समाधान की एकाग्रता पर निर्भर नहीं करता है।

यदि तरल परत बहुत मोटी नहीं है और समाधान की सांद्रता बहुत अधिक नहीं है, तो बाउगुएर-लैम्बर्ट-बीयर कानून अत्यधिक परिक्षिप्त सॉल पर लागू होता है।

धातु सॉल के लिए, प्रकाश अवशोषण समीकरण को सिस्टम के फैलाव को ध्यान में रखना चाहिए:

,

... "मिसेलर" और "माइसेलर समाधान"। इन शब्दों का उपयोग उनके द्वारा जलीय वातावरण में गैर-स्टोइकोमेट्रिक यौगिकों द्वारा निर्मित प्रणालियों को नामित करने के लिए किया गया था। एक विज्ञान के रूप में कोलाइडल रसायन विज्ञान के विकास में मुख्य योगदान टी. ग्राहम का है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, यह वह वैज्ञानिक था जो "कोलाइड" शब्द को पेश करने का विचार लेकर आया था, जो ग्रीक शब्द "कोल्ला" से लिया गया है, जिसका अर्थ है "गोंद"। ये करते समय...

और भी बहुत कुछ, जिसके बिना जीवन की कल्पना ही नहीं की जा सकती। संपूर्ण मानव शरीर कणों की एक दुनिया है जो मानव शरीर विज्ञान का पालन करने वाले कुछ नियमों के अनुसार निरंतर गति में हैं। जीवों की कोलाइडल प्रणाली में कई जैविक गुण होते हैं जो एक विशेष कोलाइडल अवस्था की विशेषता बताते हैं: 2.2 कोशिकाओं की कोलाइडल प्रणाली। कोलाइड-रासायनिक शरीर क्रिया विज्ञान की दृष्टि से...

प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, लिपिड के साथ धातुएँ। इसका व्यावहारिक अनुप्रयोग औषधीय दवाओं के संश्लेषण से जुड़ा है, जिसकी क्रिया जटिल धातु आयनों द्वारा निर्धारित होती है। बायोऑर्गेनिक रसायन विज्ञान मुख्य रूप से कार्बनिक और भौतिक रसायन विज्ञान के तरीकों के साथ-साथ भौतिकी और गणित का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों की संरचनाओं और उनके जैविक कार्यों के बीच संबंधों का अध्ययन करता है। ...

1. फैलाव प्रणालियों का वर्गीकरण।

2. कोलाइडल सिस्टम प्राप्त करने की विधियाँ।

3. कोलाइडल विलयनों को शुद्ध करने की विधियाँ।

8. कोलाइडल प्रणालियों की स्थिरता और जमावट।

फैलाव प्रणालियों का वर्गीकरण

तितर - बितरएक प्रणाली को कॉल करें जिसमें एक फैला हुआ चरण शामिल है - कुचले हुए कणों का एक संग्रह और एक निरंतर फैलाव माध्यम जिसमें ये कण निलंबित हैं।

बिखरे हुए चरण के विखंडन को चिह्नित करने के लिए, फैलाव की डिग्री डी की अवधारणा पेश की गई थी, जिसे औसत व्यास के व्युत्क्रम द्वारा मापा जाता है, या गैर-गोलाकार कणों के लिए औसत समकक्ष व्यास के व्युत्क्रम द्वारा मापा जाता है। डी(एम -1):

बाद में, विखंडन के माप के रूप में विशिष्ट सतह क्षेत्र (एम -1) का उपयोग करने का प्रस्ताव किया गया:

जहाँ S df परिक्षिप्त चरण का सतह क्षेत्र है, वीडीएफ- परिक्षिप्त चरण का आयतन.

फैलाव की डिग्री के अनुसार, उन्हें मोटे तौर पर बिखरे हुए और कोलाइडल बिखरे हुए के बीच प्रतिष्ठित किया जाता है।

फैलाव की डिग्री के आधार पर फैलाव प्रणालियों का वर्गीकरण

स्वतंत्र रूप से फैला हुआ:

1)अल्ट्रामाइक्रोहेटेरोजेनियस ( सच्चा कोलाइडल) 10 -7 - 10 -5 सेमी (1 से 100 µm तक) -– (t/t);

2) सूक्ष्मविषम 10 –5 – 10 -3 सेमी. (0.1 से 10 µm तक) t/f, w/f, g/f, t/g।

3) मोटे > 10 -3 सेमी; टी/वाई.

एकजुट रूप से बिखरी हुई प्रणालियाँ:

1) सूक्ष्मछिद्र: 2 मिमी तक छिद्र;

2) संक्रमण-छिद्रपूर्ण: 2 से 200 मिमी तक;

3) मैक्रोपोरस: 200 मिमी से ऊपर।

बिखरे हुए चरण की समग्र स्थिति के अनुसार, आठ प्रकारों को अलग करना प्रस्तावित है कोलाइडयन काप्रणाली

एकत्रीकरण की स्थिति के आधार पर फैलाव का वर्गीकरण

जी. फ्रायन्डलिच ने परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के बीच कमजोर अंतःक्रिया वाली प्रणालियों को कॉल करने का प्रस्ताव रखा लियोफोबिक कोलाइड्स (सोल्स),मजबूत अंतःक्रिया के साथ - लियोफिलिक।

यदि फैलाव माध्यम पानी है, तो सिस्टम को तदनुसार कहा जाता है जल विरोधीऔर हाइड्रोफिलिक।

20वीं सदी की शुरुआत में। यह पाया गया कि लियोफोबिक कोलाइड हैं अचल(फैलाव माध्यम को हटाने के बाद, वे स्वतः ही फैलने और सॉल का उत्पादन करने में सक्षम नहीं होते हैं), और लियोफिलिक - प्रतिवर्तीसिस्टम (स्वतःस्फूर्त विघटन में सक्षम)।

यदि किसी कोलाइडल प्रणाली में परिक्षिप्त चरण के कणों के बीच स्थिर संबंध होते हैं, तो ऐसी प्रणाली कहलाती है संबद्ध बिखरा हुआ(जैल), बंधनों के अभाव में - स्वतंत्र रूप से फैला हुआ(कोलाइडल समाधान).

2. कोलाइडल सिस्टम प्राप्त करने की विधियाँ

चूंकि कोलाइडल सिस्टम मोटे सिस्टम और वास्तविक समाधानों के बीच कण आकार में एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं, इसलिए उनकी तैयारी के तरीकों को दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: फैलाव और संक्षेपण।

फैलाव के तरीकेबिखरे हुए चरण को पीसने पर आधारित। लियोफिलिक कोलाइडल प्रणालियों के निर्माण के साथ फैलाव तापीय गति के कारण अनायास होता है। लियोफोबिक कोलाइडल प्रणालियों के निर्माण के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। फैलाव की आवश्यक डिग्री प्राप्त करने के लिए, उपयोग करें:

गेंद या कोलाइड मिलों का उपयोग करके यांत्रिक क्रशिंग;

अल्ट्रासोनिक पीसने;

विद्युत फैलाव (धातु सॉल प्राप्त करने के लिए);

रासायनिक फैलाव (पेप्टाइजेशन)।

फैलाव आमतौर पर एक स्टेबलाइजर की उपस्थिति में किया जाता है। यह अभिकर्मकों, सर्फेक्टेंट, प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड में से किसी एक की अधिकता हो सकती है।

संघनन विधियाँकोलाइडल आकार के कणों के निर्माण के साथ एक वास्तविक समाधान के अणुओं की परस्पर क्रिया में शामिल होते हैं, जिसे भौतिक और रासायनिक दोनों तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है।

भौतिक विधि विलायक प्रतिस्थापन विधि है (उदाहरण के लिए, अल्कोहल में रसिन के वास्तविक घोल में पानी मिलाया जाता है, फिर अल्कोहल हटा दिया जाता है)।

रासायनिक संघनन में विरल रूप से घुलनशील यौगिकों के निर्माण के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से कोलाइडल समाधान प्राप्त करना शामिल है:

AgNO 3 + KI = AgI(s) + KNO 3

2HAuCl 4 + 3H 2 O = 2Au (t) + 8HCl + 3O 2

प्रारंभिक समाधान पतला होना चाहिए और इसमें किसी एक अभिकर्मक की अधिकता होनी चाहिए।

3. कोलाइडल विलयनों को शुद्ध करने की विधियाँ

यदि कोलाइडल समाधानों में घुले हुए कम-आणविक पदार्थों और मोटे कणों की अशुद्धियाँ होती हैं, तो उनकी उपस्थिति सॉल के गुणों को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकती है, जिससे उनकी स्थिरता कम हो सकती है।

अशुद्धियों से कोलाइडल विलयन को शुद्ध करने के लिए उपयोग करें निस्पंदन, डायलिसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिस, अल्ट्राफिल्ट्रेशन।

छानने का कामपारंपरिक फिल्टर के छिद्रों से गुजरने की कोलाइडल कणों की क्षमता पर आधारित है। इस मामले में, बड़े कण बरकरार रहते हैं। मोटे कणों की अशुद्धियों से कोलाइडल विलयनों को शुद्ध करने के लिए निस्पंदन का उपयोग किया जाता है।

डायलिसिस- झिल्ली का उपयोग करके कोलाइडल समाधान और आईयूडी समाधान से कम आणविक भार वाले यौगिकों को हटाना। इस मामले में, झिल्ली की छोटे अणुओं और आयनों से गुजरने और कोलाइडल कणों और मैक्रोमोलेक्यूल्स को बनाए रखने की क्षमता का उपयोग किया जाता है। डायलाइज़ किए जाने वाले तरल को एक उपयुक्त झिल्ली द्वारा शुद्ध विलायक से अलग किया जाता है। छोटे अणु और आयन झिल्ली के माध्यम से विलायक में फैल जाते हैं और, जब इसे बार-बार प्रतिस्थापित किया जाता है, तो डायलाइज्ड द्रव से लगभग पूरी तरह से हटा दिए जाते हैं। कम आणविक भार वाले पदार्थों के लिए झिल्ली की पारगम्यता या तो इस तथ्य से निर्धारित होती है कि छोटे अणु और आयन स्वतंत्र रूप से केशिकाओं से गुजरते हैं जो झिल्ली में प्रवेश करते हैं या झिल्ली पदार्थ में घुल जाते हैं। डायलिसिस के लिए झिल्ली के रूप में विभिन्न फिल्मों का उपयोग किया जाता है, दोनों प्राकृतिक - गोजातीय या सूअर का मूत्राशय, मछली तैरने वाला मूत्राशय, और कृत्रिम - नाइट्रोसेल्यूलोज, सेलूलोज़ एसीटेट, सिलोफ़न, जिलेटिन और अन्य सामग्रियों से।

प्राकृतिक झिल्लियों की तुलना में कृत्रिम झिल्लियों का लाभ होता है, क्योंकि उन्हें अलग और अत्यधिक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य पारगम्यता के साथ तैयार किया जा सकता है। झिल्ली के लिए सामग्री चुनते समय, किसी विशेष विलायक में झिल्ली के आवेश को ध्यान में रखना अक्सर आवश्यक होता है, जो या तो झिल्ली पदार्थ के पृथक्करण या उस पर आयनों के चयनात्मक सोखने के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है। या झिल्ली के दोनों ओर आयनों का असमान वितरण। झिल्ली पर आवेश की उपस्थिति कभी-कभी इसका कारण हो सकती है जमावटकोलाइडल विलयनों के डायलिसिस के दौरान, जिनके कण झिल्ली के आवेश के विपरीत आवेश धारण करते हैं। पानी और जलीय घोल में सिलोफ़न और कोलोडियन झिल्लियों की सतह आमतौर पर नकारात्मक रूप से चार्ज होती है। प्रोटीन के आइसोइलेक्ट्रिक बिंदु से कम पीएच वाले वातावरण में प्रोटीन झिल्ली सकारात्मक रूप से चार्ज होती है, और उच्च पीएच वाले वातावरण में - नकारात्मक रूप से।

डायलिसिस के लिए डायलाइज़र - उपकरणों की एक विस्तृत विविधता है। सभी डायलाइज़र एक ही सिद्धांत पर बनाए गए हैं: डायलिसिस किया जाने वाला तरल पदार्थ ("आंतरिक तरल पदार्थ") एक बर्तन में समाहित होता है जिसमें इसे एक झिल्ली द्वारा पानी या अन्य विलायक ("बाहरी तरल पदार्थ") से अलग किया जाता है। डायलिसिस की दर झिल्ली की सतह, उसकी सरंध्रता और छिद्र के आकार में वृद्धि के साथ बढ़ती है, तापमान में वृद्धि के साथ, डायलाइज्ड तरल के मिश्रण की तीव्रता और बाहरी तरल के परिवर्तन की दर में वृद्धि होती है, और झिल्ली की मोटाई में वृद्धि के साथ घट जाती है। .

चित्र.31.1 . अपोहक: 1 -डायलिसेबल द्रव; 2 - विलायक; 3 - डायलिसिस झिल्ली; 4 - हिलानेवाला

इलेक्ट्रोडायलिसिसकम आणविक भार वाले इलेक्ट्रोलाइट्स के डायलिसिस की दर को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, डायलाइज़र में एक निरंतर विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है। विद्युत क्षेत्र में डायलिसिस करने से कोलाइडल घोल के शुद्धिकरण में कई दस गुना तेजी लाना संभव हो जाता है।

प्रतिपूरक डायलिसिसइसका उपयोग तब किया जाता है जब किसी कोलाइडल घोल को कम आणविक भार वाली अशुद्धियों के केवल एक भाग से मुक्त करना आवश्यक होता है। डायलाइज़र में, विलायक को कम आणविक भार वाले पदार्थों के बाहरी समाधान द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसे कोलाइडल समाधान में छोड़ा जाना चाहिए।

प्रतिपूरक डायलिसिस के प्रकारों में से एक है हीमोडायलिसिस- एक उपकरण का उपयोग करके रक्त शुद्धिकरण कृत्रिम किडनी. शिरापरक रक्त एक झिल्ली के माध्यम से एक बाहरी समाधान के संपर्क में आता है जिसमें रक्त के समान एकाग्रता में पदार्थ होते हैं जिन्हें रक्त में संरक्षित करने की आवश्यकता होती है (चीनी, सोडियम आयन)। इस मामले में, रक्त को विषाक्त पदार्थों (यूरिया, यूरिक एसिड, बिलीरुबिन, एमाइन, पेप्टाइड्स, अतिरिक्त पोटेशियम आयन) से साफ किया जाता है, जो झिल्ली के माध्यम से बाहरी समाधान में गुजरते हैं। रक्त सीरम में मुक्त शर्करा को आइसोटोनिक खारा समाधान के विरुद्ध सीरम के प्रतिपूरक डायलिसिस द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसमें विभिन्न मात्रा में चीनी मिलाई जाती है। खारे घोल में शर्करा की सांद्रता डायलिसिस के दौरान केवल तभी नहीं बदलती जब यह रक्त में मुक्त शर्करा की सांद्रता के बराबर हो।

अल्ट्राफिल्ट्रेशनकोलाइडल आकार के कणों (सोल, आईयूडी समाधान, बैक्टीरिया और वायरस के निलंबन) वाली सफाई प्रणालियों के लिए उपयोग किया जाता है। यह विधि मिश्रण को छिद्रों वाले फिल्टर के माध्यम से अलग करने पर आधारित है जो केवल कम आणविक भार वाले पदार्थों के अणुओं और आयनों को गुजरने की अनुमति देता है। कुछ हद तक, अल्ट्राफिल्ट्रेशन को दबाव डायलिसिस के रूप में माना जा सकता है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन का उपयोग व्यापक रूप से पानी, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, एंजाइम, विटामिन को शुद्ध करने के लिए किया जाता है, साथ ही वायरस और बैक्टीरियोफेज के आकार को निर्धारित करने के लिए माइक्रोबायोलॉजी में भी किया जाता है।

4. कोलाइडल प्रणालियों के आणविक-गतिज गुण

आणविक गतिजवे गुण हैं जो कणों की अराजक तापीय गति से जुड़े हैं। इसमे शामिल है - ब्राउनियन गति, प्रसार, आसमाटिक दबाव, अवसादन. ये गुण कणों के आकार और उनकी भिन्नात्मक संरचना से निर्धारित होते हैं।

एक प्रकार कि गति – परिक्षेपण माध्यम के कणों के प्रभाव के तहत परिक्षिप्त चरण के कणों की अराजक गति। इस प्रकार की गति आयाम वाले कणों के लिए विशिष्ट है< 10 -6 м. Если размеры частиц дисперсной среды больше, то частицы лишь колеблются. Интенсивность броуновского движения зависит от размера частиц, температуры, вязкости дисперсионной среды.

प्रसार - थर्मल आंदोलन के कारण किसी पदार्थ के सहज स्थानांतरण की प्रक्रिया, जो सांद्रता के बराबर होने या संतुलन सांद्रता की स्थापना की ओर ले जाती है। प्रसार की एक निश्चित गति होती है, जो फ़िक के नियम द्वारा निर्धारित होती है:

प्रसार की दर सांद्रता और सतह क्षेत्र जिसके माध्यम से प्रसार होता है, में अंतर के सीधे आनुपातिक है.

, कहाँ

- प्रसार दर, किग्रा/सेकेंड

एस - सतह क्षेत्र,

– सांद्रण प्रवणता, किग्रा/मीटर 4

डी - प्रसार गुणांक, एम 2 / एस

डी - प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित मूल्य।

जहाँ k b – बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक;

आर - कण त्रिज्या;

h माध्यम की श्यानता है।

परासरणी दवाब वान्ट हॉफ के नियम का पालन करता है:

, कहाँ

सी एन आंशिक सांद्रता है, एम -3 प्रति इकाई आयतन कणों की संख्या है, जो बिखरे हुए चरण के द्रव्यमान और कोलाइडल कण के द्रव्यमान के अनुपात से निर्धारित होती है।

कोलॉइडी विलयनों का आसमाटिक दबाव वास्तविक विलयनों के आसमाटिक दबाव से 1000 गुना कम होता है।

अवसादन - गुरुत्वाकर्षण या केन्द्रापसारक बलों के प्रभाव में बिखरे हुए चरण के कणों को व्यवस्थित करने की प्रक्रिया।

गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में कणों के जमने की दर का अनुमान सूत्र का उपयोग करके लगाया जा सकता है:

, कहाँ

यू - घटाव दर

r - परिक्षिप्त चरण कण की त्रिज्या

एच - मध्यम चिपचिपापन

आर, आर 0 - क्रमशः परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम का घनत्व।

इस प्रकार, अवतलन दर r 2 के सीधे आनुपातिक है। मोटे सिस्टम के कण ध्यान देने योग्य गति से स्थिर होते हैं। इसलिए, मोटे सिस्टम अवसादन स्थिर नहीं होते हैं। कोलाइडल आकार के कण व्यावहारिक रूप से गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में स्थिर नहीं होते हैं और अवसादन स्थिर होते हैं। उदाहरण के लिए, 10~8 मीटर त्रिज्या वाले क्वार्ट्ज कणों को पानी में 10~2 मीटर की दूरी पर स्थिर होने में 359 दिन का समय लगता है।

अल्ट्रासेंट्रीफ्यूजेशन का उपयोग कोलाइडल कणों को तलछट करने के लिए किया जाता है। इस प्रकार वे प्रोटीन और वायरस के अवसादन का अध्ययन करते हैं।

अवतलन दर का निर्धारण आधार है अवसादन विश्लेषण,जिसके साथ आप कण आकार और उनकी आंशिक संरचना - विभिन्न आकारों के कणों की संख्या निर्धारित कर सकते हैं। एरिथ्रोसाइट्स की कार्यात्मक स्थिति के गुणात्मक मूल्यांकन के लिए अवसादन विश्लेषण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। एरिथ्रोसाइट अवसादन दर (ईएसआर) विभिन्न रोगों में काफी भिन्न होती है और डॉक्टर को रोगी के शरीर की स्थिति के बारे में निष्कर्ष निकालने की अनुमति देती है।

5. फैलाव प्रणालियों के ऑप्टिकल गुण

व्यास के बीच संबंध पर निर्भर करता है 2 आरपरिक्षिप्त चरण के कण और तरंग दैर्ध्य l परिक्षिप्त प्रणाली से गुजरते हैं, प्रणाली के ऑप्टिकल गुण बदल जाते हैं।

यदि 2r काफी अधिक है एल, मुख्य रूप से प्रकाश का परावर्तन, अपवर्तन और अवशोषण होता है। परिणामस्वरूप, मोटे सिस्टम संचरित प्रकाश में और बगल से प्रकाशित होने पर मैलापन प्रदर्शित करते हैं।

कोलाइडल फैलाव प्रणालियों के लिए 2r »l आपतित प्रकाश। इस मामले में, विवर्तन प्रकाश प्रकीर्णन प्रबल होता है, जब प्रत्येक कोलाइडल कण एक द्वितीयक प्रकाश स्रोत बन जाता है। दृष्टि से निरीक्षण करें ओपेलेसेंसयह घटना इस तथ्य में निहित है कि बिखरे हुए प्रकाश (जब बगल से देखा जाता है) और संचरित प्रकाश में कोलाइडल समाधान का रंग समान नहीं होता है।

ओपेलसेंस को पहली बार स्वतंत्र रूप से 1857 में एम. फैराडे द्वारा और 1868 में जे. टाइन्डल (1820-1893) द्वारा स्वतंत्र रूप से देखा गया था। इसलिए, इस घटना को फैराडे-टिंडल प्रभाव कहा जाता है। जब पक्ष (ए) से देखा जाता है, तो ओपलेसेंट शंकु, जिसे फैराडे-टाइन्डल शंकु भी कहा जाता है, स्पष्ट रूप से दिखाई देता है (1 - प्रकाश स्रोत, 2 - कोलाइडल समाधान (आकृति में काला), 3 - अवलोकन दिशा)।

प्रकाश प्रकीर्णन की तीव्रता कई कारकों पर निर्भर करती है और रेले द्वारा प्राप्त समीकरण द्वारा मात्रात्मक रूप से व्यक्त की जाती है:

जहां I, I 0 - प्रकीर्णित और आपतित प्रकाश की तीव्रता, W/m 2 ;

केपी रेले स्थिरांक है, जो परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के अपवर्तक सूचकांकों के अनुपात पर निर्भर करता है, एम 3;

सी एन - आंशिक सोल एकाग्रता, एम;

एल - आपतित प्रकाश की तरंगदैर्घ्य, मी;

आर - कण त्रिज्या, मी.

रेले के समीकरण से यह पता चलता है कि बिखरे हुए प्रकाश की तीव्रता सीधे आपतित प्रकाश की तीव्रता, सोल की आंशिक सांद्रता और कोलाइडल कण के आयतन के वर्ग के समानुपाती होती है और तरंग दैर्ध्य की चौथी शक्ति के विपरीत आनुपातिक होती है। घटना का प्रकाश.

प्रकाश के विवर्तन प्रकीर्णन की घटना अल्ट्रामाइक्रोस्कोप के डिजाइन का आधार है। अल्ट्रामाइक्रोस्कोप एक ऑप्टिकल उपकरण है जो आपको पारंपरिक माइक्रोस्कोप (10 -7 मीटर तक) में अदृश्य 10 -9 मीटर आकार तक के कणों का पता लगाने की अनुमति देता है। अवलोकन प्रकाश किरण की दिशा के लंबवत दिशा में किया जाता है, अर्थात। विसरित प्रकाश में. अल्ट्रामाइक्रोस्कोप में, कण स्वयं दिखाई नहीं देते हैं, बल्कि उन पर प्रकाश विवर्तन के बड़े धब्बे दिखाई देते हैं। अल्ट्रामाइक्रोस्कोपी का उपयोग प्लाज्मा और सीरम, लिम्फ और टीकों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है।

6. फैलाव प्रणालियों के विद्युत गुण

कोलाइडल प्रणालियों के इलेक्ट्रोकेनेटिक गुण वे गुण हैं जो परिक्षेपण माध्यम और परिक्षिप्त चरण के कणों में आवेश की उपस्थिति से निर्धारित होते हैं और तब उत्पन्न होते हैं जब वे एक दूसरे के सापेक्ष गति करते हैं।

वैद्युतकणसंचलन- बाहरी संभावित अंतर के प्रभाव में एक स्थिर फैलाव माध्यम के सापेक्ष बिखरे हुए चरण कणों की गति।

इलेक्ट्रोफोरेसिस इलेक्ट्रोलिसिस के समान है। अंतर मात्रात्मक हैं: वैद्युतकणसंचलन के दौरान, काफी बड़ी मात्रा में पदार्थ स्थानांतरित होते हैं। वैद्युतकणसंचलन के अनुप्रयोग: प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड का पृथक्करण; बिखरे हुए चरण कणों और विद्युत गतिक क्षमता के आवेश का निर्धारण।

अवसादन क्षमता- संभावित अंतर जो तब होता है जब बिखरे हुए चरण के कण गुरुत्वाकर्षण या केन्द्रापसारक बलों के प्रभाव में चलते हैं।

इलेक्ट्रोऑस्मोसिस- बाहरी संभावित अंतर के प्रभाव में एक स्थिर बिखरे हुए चरण के सापेक्ष एक फैलाव माध्यम के कणों की गति।

इलेक्ट्रोऑस्मोसिस बाध्य फैलाव प्रणालियों में देखा जाता है, जब फैला हुआ चरण एक छिद्रपूर्ण शरीर, पतली केशिकाएं होती है, जो तरल फैलाव माध्यम से भरी होती है। इलेक्ट्रोस्मोसिस का अनुप्रयोग: छिद्रपूर्ण निकायों का निर्जलीकरण।

वर्तमान क्षमता- संभावित अंतर जो तब होता है जब दबाव अंतर लागू होने पर केशिकाओं या छिद्रित निकायों में तरल प्रवाहित होता है।

7. कोलाइडल कणों की संरचना - मिसेल

कोलाइडल कण जटिल संरचनाएँ हैं - मिलेला . आइए हम पोटेशियम आयोडाइड की अधिकता के साथ सिल्वर नाइट्रेट की प्रतिक्रिया से प्राप्त AgI सॉल कणों की संरचना पर विचार करें।

मिसेल विद्युत रूप से तटस्थ होता है इकाईऔर आयनिक भाग. मिसेल के आयनिक भाग को विभाजित किया गया है सोखनाऔर प्रसारपरतें. आयनों के चयनात्मक अधिशोषण या सतह के आयनीकरण के परिणामस्वरूप, समुच्चय एक आवेश प्राप्त कर लेता है। समुच्चय का आवेश निर्धारित करने वाले आयन कहलाते हैं संभावित-निर्धारण. समुच्चय और क्षमता-निर्धारक आयन कोर बनाते हैं। विपरीत चिह्न के आयनों की एक निश्चित संख्या नाभिक की आवेशित सतह से स्थिर रूप से जुड़ी होती है - प्रतिवाद. विभव-निर्धारक आयन और कुछ प्रतिपक्ष एक सोखना परत बनाते हैं। अधिशोषण परत सहित इकाई को कहा जाता है ग्रेन्युल. प्रतिवादों का दूसरा भाग बनता है प्रसारएक परत जिसका घनत्व कोर से दूरी के साथ घटता जाता है। कणिका का आवेश प्रति- और विभव-निर्धारक आयनों के आवेशों के योग के बराबर होता है।

परिणामस्वरूप, मिसेल की सतह पर एक दोहरी विद्युत परत और परिक्षिप्त चरण के कणों और परिक्षेपण माध्यम के बीच एक संभावित अंतर दिखाई देता है। इस क्षमता को इलेक्ट्रोथर्मोडायनामिक क्षमता कहा जाता है।

जब बिखरा हुआ चरण फैलाव माध्यम के सापेक्ष चलता है, तो स्लाइडिंग सतह सोखना और प्रसार परतों के बीच इंटरफेस के साथ गुजरती है। गति की गति एक दूसरे के सापेक्ष चरणों पर निर्भर करती है और स्लाइडिंग सतह पर क्षमता के मूल्य से निर्धारित होती है, जिसे कहा जाता है इलेक्ट्रोकाइनेटिकया x (ज़ेटा) क्षमता। एक्स-पोटेंशियल का मान सामान्य इलेक्ट्रोथर्मोडायनामिक क्षमता के मूल्य और प्रसार परत की मोटाई पर निर्भर करता है। प्रसार परत की मोटाई कोलाइडल समाधान में इलेक्ट्रोलाइट की एकाग्रता पर निर्भर करती है: इलेक्ट्रोलाइट एकाग्रता में वृद्धि के साथ, काउंटरों को प्रसार परत से सोखना परत में मजबूर किया जाता है। प्रसार परत की मोटाई कम हो जाती है और x-क्षमता कम हो जाती है। एक निश्चित इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता पर, सभी काउंटरों को सोखना परत में विस्थापित कर दिया जाता है। इस स्थिति में, x-विभव 0 के बराबर हो जाता है और कोलाइडल कण का आवेश 0 के बराबर हो जाता है। कोलाइडल कण की इस अवस्था को कहा जाता है आइसोइलेक्ट्रिक अवस्था.

8. कोलाइडल प्रणालियों की स्थिरता और जमावट

कोलाइडल सिस्टम थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर हैं, क्योंकि सतह गिब्स ऊर्जा की अतिरिक्त आपूर्ति है। हालाँकि, कुछ शर्तों के तहत, कोलाइडल सिस्टम स्थिर होते हैं, अर्थात। कोलाइडल कणों का आकार और सांद्रता अपरिवर्तित रह सकती है। कोलाइडल प्रणालियों की स्थिरता दो प्रकार की होती है: अवसादनऔर योगात्मक.

अवसादन स्थिरता (गतिज) - अवसादन के लिए कोलाइडल कणों का प्रतिरोध। यह स्थिरता कण के आकार और माध्यम की श्यानता पर निर्भर करती है।

समग्र स्थिरता - बिखरे हुए चरण कणों की जमावट का विरोध करने की क्षमता (बड़े समुच्चय में एक साथ चिपकना)। समग्र स्थिरता में कमी का अर्थ है अवसादन स्थिरता में कमी।

लियोफोबिक कोलाइडल सिस्टम समग्र रूप से अस्थिर होते हैं, जबकि लियोफोबिक कोलाइडल सिस्टम स्थिर होते हैं। लियोफोबिक्स मौजूद रह सकते हैं बशर्ते वे स्थिर हों। लाइफोबिक कोलाइडल सिस्टम को स्थिर करने के दो मुख्य कारक हैं: इलेक्ट्रिककारक और संरचनात्मक-यांत्रिककारक।

विद्युत कारक स्थिरीकरण इंटरफ़ेस पर दोहरी विद्युत परत के अस्तित्व से जुड़ा है। हालाँकि मिसेल समग्र रूप से विद्युत रूप से तटस्थ है, कोलाइडल कणों में समान आवेश होते हैं, और प्रसार परतों में समान आवेश होते हैं। समान रूप से आवेशित परतों की उपस्थिति कणों को इतनी दूरी तक जाने से रोकती है जिस पर आकर्षक बल कार्य करना शुरू कर देते हैं। तदनुसार, प्रसार परत की मोटाई में कमी से विद्युत स्थिरीकरण बाधित होता है, और कण इतनी दूरी के करीब आ जाते हैं जिस पर उनका आकर्षण संभव होता है, जिससे आसंजनऔर जमावट. जब इलेक्ट्रोलाइट्स को कोलाइडल घोल में मिलाया जाता है तो विद्युत स्थिरीकरण बाधित हो जाता है।

इलेक्ट्रोलाइट की वह न्यूनतम सांद्रता जो कोलाइडल विलयन के स्कंदन का कारण बनती है, कहलाती है जमावट सीमा.जमावट सीमा जमावट आयन के आवेश के परिमाण पर निर्भर करती है, जिसका आवेश कोलाइडल कण के आवेश के विपरीत होता है।

नियम शुल्त्स-हार्डी: जमाव आयन के बढ़ते चार्ज के साथ इलेक्ट्रोलाइट की जमावट क्षमता बढ़ती है

जहां सी पी जमावट सीमा है (सबसे कम इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता जिस पर जमावट होती है);

z स्कंदन आयन का आवेश है।

जब विपरीत आवेशित कणों वाले दो कोलॉइडी विलयनों को मिलाया जाता है, आपसी जमावटइस स्थिति में कि उनके कुल आवेश एक दूसरे को निष्प्रभावी कर देते हैं।

संरचनात्मक-यांत्रिक कारक कोलाइडल प्रणालियों का स्थिरीकरण सतह पर सर्फेक्टेंट या उच्च-आणविक यौगिकों (प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड) के कोलाइडल कणों के सोखने के परिणामस्वरूप होता है। अधिशोषित कण (सर्फ़ेक्टेंट या पॉलिमर अणु) एक यांत्रिक रूप से मजबूत परत बनाते हैं जो कणों को एक साथ चिपकने से रोकता है। ये पदार्थ कणों की सतह को द्रवरागी भी बनाते हैं। कोलाइडल प्रणालियों को स्थिर करने की इस विधि को कहा जाता है कोलाइडल सुरक्षा, और स्थिरीकरण के लिए उपयोग किए जाने वाले पदार्थ हैं सुरक्षात्मक कोलाइड्स.

जैविक तरल पदार्थों में सुरक्षात्मक कोलाइड होते हैं जो कैल्शियम फॉस्फेट और कार्बोनेट और कुछ अघुलनशील मेटाबोलाइट्स जैसे खराब घुलनशील पदार्थों की वर्षा को रोकते हैं। यह एथेरोस्क्लेरोसिस, गाउट और गुर्दे और पित्त पथरी के निर्माण के दौरान लवण के जमाव को रोकता है।

अवक्षेप से कोलॉइडी विलयन का बनना कहलाता है पेप्टाइजेशन,और पदार्थ जो पेप्टाइजेशन का कारण बनते हैं - पेप्टाइज़र.इलेक्ट्रोलाइट्स या सर्फेक्टेंट का उपयोग पेप्टाइज़र के रूप में किया जाता है। पेप्टाइज़र के आयन या अणु, तलछट कणों की सतह पर अवशोषित होकर, एक दोहरी विद्युत परत या सॉल्वेशन शेल बनाते हैं, जो उनके बीच अंतर-आणविक आकर्षण की ताकतों पर काबू पाने की ओर ले जाता है।

9. लियोफिलिक कोलाइडल सिस्टम। कोलाइडल सर्फेक्टेंट

जब लंबे हाइड्रोकार्बन रेडिकल (सी 10 - सी 22) के साथ डिफिलिक सर्फेक्टेंट अणु पानी में घुल जाते हैं, तो सच्चे और कोलाइडल समाधान के बीच एक संतुलन स्थापित होता है।

विलयन में मिसेल निर्माण में सक्षम सर्फेक्टेंट कहलाते हैं कोलाइडल सर्फेक्टेंट. सच्चे और कोलाइडल समाधानों के बीच संतुलन सर्फैक्टेंट एकाग्रता पर निर्भर करता है।

सबसे कम सांद्रता जिस पर मिसेल का निर्माण संभव है उसे क्रिटिकल मिसेल सांद्रता (सीएमसी) कहा जाता है।

सीएमसी तापमान, हाइड्रोकार्बन श्रृंखला की लंबाई और समाधान में इलेक्ट्रोलाइट्स की एकाग्रता पर निर्भर करता है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, सीएमसी बढ़ती है, जैसे-जैसे हाइड्रोकार्बन श्रृंखला की लंबाई बढ़ती है, यह घटती जाती है, और जैसे-जैसे घोल में इलेक्ट्रोलाइट सांद्रता बढ़ती है, यह भी घटती जाती है।

सूक्ष्मकरण के दौरान, कणों की संख्या के आधार पर समाधान के गुण तेजी से बदलते हैं: आसमाटिक दबाव, विद्युत चालकता। इन गुणों में तीव्र परिवर्तन से सीएमसी का निर्धारण करना संभव हो जाता है।

आत्म-नियंत्रण के लिए प्रश्न

1. भौतिक संघनन द्वारा परिक्षिप्त प्रणालियों के निर्माण की विधियों में शामिल हैं....(थोड़ा घुलनशील पदार्थ का निर्माण, विलायक प्रतिस्थापन,कठोर पदार्थों को बारीक पीसना , वाष्प संघनन)
2. अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से कोलाइडल घोल में विलायक अणुओं के एक-तरफ़ा प्रसार को कहा जाता है ... (विघटन, आसमाटिक दबाव, डायलिसिस, असमस)
3. त्रि-आयामी परिक्षिप्त चरण वाली परिक्षिप्त प्रणालियों में शामिल हैं... इंस्टेंट कॉफी, दूध, पानी की सतह पर तेल की फिल्म, लकड़ी।
4. कोलाइड रसायन विज्ञान में अध्ययन की गई वस्तुओं की एक विशिष्ट विशेषता है... विविधता.
5. एक प्रणाली का उदाहरण जिसमें परिक्षेपण माध्यम और परिक्षिप्त चरण तरल पदार्थ हैं (कोहरा, एयरोसोल, मेयोनेज़, जेली)
6. कोलॉइडी विलयन का निर्माण किसके द्वारा होता है... फैलाव और संघनन
7. आयनिक अशुद्धियों से कोलाइडल विलयन को शुद्ध करने के लिए विधि का उपयोग किया जाता है... इलेक्ट्रोडायलिसिस
8. यदि अपशिष्ट जल में आयनिक सर्फेक्टेंट होता है, तो समाधान (एल्यूमीनियम सल्फेट, सोडियम फॉस्फेट, कैल्शियम क्लोराइड, अमोनियम सल्फेट) में सबसे बड़ी जमावट क्षमता होगी।
9. प्रकृति में, पदार्थों का फैलाव, बिखरी हुई प्रणालियों के निर्माण के साथ होता है... जलाशयों के जमने के दौरान, बाढ़ की अवधि के दौरान, ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान, वर्षा के दौरान
10. सिल्वर आयोडाइड मिसेल फ़ॉर्मूले में काउंटरों की सोखने की परत………………( (एन-एक्स)के +, एम, एनआई - , एक्सके +)
11. फैलाव प्रणालियों की मात्रात्मक विशेषताओं में शामिल हैं ...फैलाव(प्रति इकाई आयतन कणों की संख्या नहीं)
12. बेरियम क्लोराइड की अधिकता के साथ पोटेशियम सल्फेट की प्रतिक्रिया से प्राप्त कोलाइडल कण में चार्ज होता है …(सकारात्मक)
13. विद्युत क्षेत्र में सिल्वर नाइट्रेट और अतिरिक्त पोटेशियम आयोडाइड की परस्पर क्रिया से बनने वाला कोलाइडल कण; कैथोड की ओर चला जाएगा, एनोड तक, हिलता नहीं है, दोलन करता है।
14. स्कंदन आयन के आवेश में वृद्धि के साथ, इसकी स्कंदन क्षमता...( घटता है, बढ़ता है, बदलता नहीं है, अस्पष्ट रूप से बदलता है)
15. प्लवन प्रक्रिया विभिन्न ________________________पदार्थों और तरल पदार्थों पर आधारित है ( अवक्षेपण, वाष्पीकरण, विघटन, गीलापन)
16. कोलाइडल विलयन की संरचना के सिद्धांत के अनुसार, कोलाइडल कण और आयनों की प्रसार परत के संयोजन से एक विद्युत रूप से तटस्थ कण बनता है, जिसे ... मिसेल कहा जाता है।
17. एक आयन, जो कोलाइडल प्रणाली में जुड़ने पर उसके विनाश का कारण बनता है, कहलाता है.... जमना.
18. एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में परिक्षिप्त चरण कणों के स्थानांतरण की घटना कहलाती है .... इलेक्ट्रोऑस्मोसिस, इलेक्ट्रोलिसिस, प्रवाह क्षमता, इलेक्ट्रोफोरेसिस.
19. 0.02 M AgNO 3 घोल और 0.01 M KI घोल की समान मात्रा से AgI aeol के निर्माण के दौरान सबसे बड़ा जमावट प्रभाव आयन द्वारा डाला जाता है... (के +, सीए 2+, एसओ 4 2-, सीएल -)
20. प्रतिक्रिया 2Na 2 SiO 3(g) + 2HCl = H 2 SiO 3 + 2NaCl द्वारा प्राप्त सॉल के लिए, सबसे अच्छा जमावट प्रभाव आयन होगा ... (Cu 2+, Fe 3+, K +, Zn 2+ )

– कोलाइडल समाधान. तैयारी के तरीके - एकत्रीकरण स्थिरता और सॉल का जमाव - इलेक्ट्रोकेनेटिक घटना - सॉल का अवसादन - कोलाइड्स का शुद्धिकरण. सोल के ऑप्टिकल गुण

4.2.6 कोलाइडल प्रणालियों का शुद्धिकरण

कोलाइडल प्रणालियों के कुछ आणविक गतिज गुणों का उपयोग इलेक्ट्रोलाइट्स और आणविक अशुद्धियों से सॉल को शुद्ध करने के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप सॉल अक्सर दूषित होते हैं। कोलाइडल प्रणालियों को शुद्ध करने की सबसे आम विधियाँ हैं डायलिसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिसऔर अल्ट्राफिल्ट्रेशन , कुछ सामग्रियों के गुणों के आधार पर - तथाकथित। अर्ध-पारगम्य झिल्ली (कोलोडियन, चर्मपत्र, सिलोफ़न, आदि) - छोटे आयनों और अणुओं को गुजरने और कोलाइडल कणों को बनाए रखने की अनुमति देती है। सभी अर्ध-पारगम्य झिल्ली छिद्रित पिंड हैं, और कोलाइडल कणों के लिए उनकी अभेद्यता इस तथ्य के कारण है कि कोलाइडल कणों के लिए प्रसार गुणांक बहुत छोटे द्रव्यमान और आकार वाले आयनों और अणुओं की तुलना में काफी कम (परिमाण के कई क्रम) है।

डायलिसिस का उपयोग करके सोल को शुद्ध करने के लिए एक उपकरण को डायलाइज़र कहा जाता है; सबसे सरल अपोहक एक बर्तन है, जिसका निचला छेद एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली से ढका होता है (चित्र 4.17)। सोल को एक बर्तन में डाला जाता है और बाद वाले को आसुत जल (आमतौर पर बहते हुए) के साथ एक कंटेनर में रखा जाता है; आयन और अशुद्धता अणु झिल्ली के माध्यम से विलायक में फैल जाते हैं।

डायलिसिस एक बहुत धीमी प्रक्रिया है; सॉल्स के तेजी से और अधिक पूर्ण शुद्धिकरण के लिए, इलेक्ट्रोडायलिसिस का उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोडायलाइज़र में तीन भाग होते हैं; सोल को मध्य भाग में डाला जाता है, जिसे अर्ध-पारगम्य झिल्लियों द्वारा अन्य दो से अलग किया जाता है जिसके पीछे इलेक्ट्रोड रखे जाते हैं (चित्र 4.18)। जब एक संभावित अंतर इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है, तो राख में निहित इलेक्ट्रोलाइट्स के धनायन झिल्ली के माध्यम से कैथोड तक और आयनों से एनोड तक फैल जाते हैं। इलेक्ट्रोडायलिसिस का लाभ इलेक्ट्रोलाइट्स के अंशों को भी हटाने की क्षमता है (यह याद रखना चाहिए कि शुद्धिकरण की डिग्री कोलाइडल कणों की स्थिरता से सीमित है; सॉल से स्टेबलाइजर आयनों को हटाने से) जमावट).

सोल को शुद्ध करने की एक अन्य विधि अल्ट्राफिल्ट्रेशन है - अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से दबाव में फ़िल्टर करके फैलाव माध्यम से बिखरे हुए चरण को अलग करना। अल्ट्राफिल्ट्रेशन के दौरान, कोलाइडल कण फिल्टर (झिल्ली) पर रहते हैं।

4.2.7 कोलाइडल प्रणालियों के ऑप्टिकल गुण

कोलाइडल विलयनों के विशेष प्रकाशीय गुण उनकी मुख्य विशेषताओं के कारण होते हैं: फैलावऔर विविधता . फैलाव प्रणालियों के ऑप्टिकल गुण काफी हद तक कणों के आकार और आकार से प्रभावित होते हैं। कोलाइडल घोल के माध्यम से प्रकाश के पारित होने के साथ-साथ प्रकाश का अवशोषण, परावर्तन, अपवर्तन और प्रकीर्णन जैसी घटनाएं होती हैं। इनमें से किसी भी घटना की प्रबलता बिखरे हुए चरण के कण आकार और आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध से निर्धारित होती है। में मोटे सिस्टम मुख्य रूप से देखा गया प्रतिबिंबकणों की सतह से प्रकाश. में कोलाइडल समाधान कण का आकार दृश्य प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के बराबर होता है, जो निर्धारित करता है बिखरनेप्रकाश तरंगों के विवर्तन के कारण प्रकाश.

कोलॉइडी विलयन में प्रकाश प्रकीर्णन के रूप में प्रकट होता है रंग बदलना- मैट चमक (आमतौर पर नीले रंग की), जो साइड से सोल को रोशन करने पर एक अंधेरे पृष्ठभूमि के खिलाफ स्पष्ट रूप से दिखाई देती है। ओपेलसेंस का कारण विवर्तन के कारण कोलाइडल कणों पर प्रकाश का प्रकीर्णन है। ओपेलेसेंस कोलाइडल प्रणालियों की एक विशेषता से जुड़ा है - टिंडल प्रभाव : जब प्रकाश की किरण को किरण के लंबवत दिशाओं से कोलाइडल घोल से गुजारा जाता है, तो घोल में एक चमकदार शंकु का निर्माण देखा जाता है।

कणों द्वारा विवर्तन प्रकाश प्रकीर्णन की प्रक्रिया जिसका आकार तरंग दैर्ध्य से काफी छोटा है, का वर्णन किया गया है रेले समीकरण , प्रति इकाई आयतन में बिखरे हुए प्रकाश की तीव्रता I को प्रति इकाई आयतन में कणों की संख्या ν, कण आयतन V, तरंग दैर्ध्य λ और आपतित विकिरण के आयाम A और बिखरे हुए चरण और फैलाव माध्यम n 1 और n 2 के अपवर्तक सूचकांकों से जोड़ना। , क्रमश:

(IV.24)

समीकरण (IV.18) से यह स्पष्ट है कि आपतित विकिरण की तरंगदैर्ध्य जितनी कम होगी, प्रकीर्णन उतना ही अधिक होगा। इसलिए, यदि किसी कण पर सफेद प्रकाश आपतित होता है, तो नीले और बैंगनी घटकों को सबसे अधिक प्रकीर्णन का अनुभव होगा। इसलिए, संचरित प्रकाश में, कोलाइडल घोल का रंग लाल होगा, और पार्श्व, परावर्तित प्रकाश में, नीला होगा।

सॉल की प्रकाश बिखरने की तीव्रता की तुलना करके, जिनमें से एक में ज्ञात एकाग्रता (फैलाव की डिग्री) होती है, सॉल की एकाग्रता या फैलाव की डिग्री निर्धारित करने की एक विधि, जिसे नेफेलोमेट्री कहा जाता है, आधारित है। टिन्डल प्रभाव के उपयोग पर आधारित अल्ट्रामाइक्रोस्कोप - एक उपकरण जो आपको बिखरे हुए प्रकाश में 3 नैनोमीटर से बड़े कोलाइडल कणों का निरीक्षण करने की अनुमति देता है (पारंपरिक माइक्रोस्कोप में आप प्रकाशिकी के रिज़ॉल्यूशन से जुड़ी सीमाओं के कारण कम से कम 200 एनएम के त्रिज्या वाले कणों का निरीक्षण कर सकते हैं)।

कॉपीराइट © एस. आई. लेवचेनकोव, 1996 - 2005।

बिखरी हुई प्रणालियाँ

बिखरी हुई प्रणालियों का अध्ययन एफ. सेल्मी, एम. फैराडे, टी. ग्रेम, आई. जी. बोर्शचेव, वीओ द्वारा किया गया। ओस्टवाल्ड, जी. फ्रायंडलिच, ए.वी. डुमांस्की, एन.पी. पेसकोव और अन्य।

1. फैलाव प्रणालियों के प्रकार:टी/एल सोल, टी/एल सस्पेंशन, टी/जी या एल/जी एरोसोल (टी या एल/जी), एल/एल इमल्शन, जी/एल फोम, टी/जी पाउडर। सस्पेंशन और सोल के बीच अंतर आकार का है बिखरे हुए चरण का. पाउडर ठोस कणों की बहुत अधिक सांद्रता में एरोसोल से भिन्न होते हैं।

2. फैलाव प्रणालियों का वर्गीकरण:

I) एकत्रीकरण की स्थिति से 8 प्रणालियाँ परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के लिए जानी जाती हैं।

तालिका नंबर एक

ज़िग्मोंडी के अनुसार: Solidozols- ठोस फैलाव माध्यम वाले सिस्टम; lyosols(सोल) - एक तरल फैलाव माध्यम के साथ; एयरोसौल्ज़- गैसीय फैलाव माध्यम के साथ।

II) फैलाव की डिग्री के अनुसार(छितरी हुई अवस्था के कण आकार के आधार पर)। ये विषमांगी प्रणालियाँ हैं और अस्थिर हैं।

ए) 10 -7 मीटर से अधिक के कण आकार के साथ मोटे - निलंबन, इमल्शन, पाउडर, फोम; ये विषमांगी प्रणालियाँ हैं और अस्थिर हैं।

बी) 10 -7 - 10 -9 मीटर - सॉल्स के कण आकार वाले कोलाइडल सिस्टम; ये अल्ट्रामाइक्रोहेटेरोजेनस सिस्टम हैं (विषमता का पता केवल अल्ट्रामाइक्रोस्कोप की मदद से लगाया जाता है) और काफी स्थिर हैं।

इस खंड में, परंपरागत रूप से, तुलना के लिए, हम सच्चे समाधानों पर विचार करते हैं:

ü आणविक रूप से परिक्षिप्त प्रणालियाँ जिनमें 10 -10 मीटर के क्रम के कण होते हैं। ये, एक नियम के रूप में, गैर-इलेक्ट्रोलाइट्स (अल्कोहल, ग्लूकोज, यूरिया) और कमजोर इलेक्ट्रोलाइट्स (एसिटिक एसिड) के समाधान हैं;

ü आयन-छितरी हुई प्रणालियाँ जिनमें 10 -10 मीटर से कम कण होते हैं, इलेक्ट्रोलाइट्स (सोडियम क्लोराइड समाधान) के समाधान हैं।

समाधान सजातीय प्रणालियाँ हैं, वे स्थिर हैं।

तृतीय) पारस्परिक संपर्क पर.परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के बीच अंतःक्रिया की तीव्रता के आधार पर, प्रणालियों को प्रतिष्ठित किया जाता है:

- लियोफिलिक- परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के बीच मजबूत अंतःक्रिया (विक्षिप्त चरण अच्छी तरह से गीला होता है, सूज जाता है या घुल जाता है)। लियोफिलिक प्रणालियों का एक उदाहरण साबुन (उच्च कार्बोक्जिलिक एसिड के सोडियम और पोटेशियम लवण), एल्कलॉइड (प्राकृतिक मूल के नाइट्रोजन युक्त कार्बनिक आधार), टैनिन (या टैनिन - पौधे की उत्पत्ति के फेनोलिक यौगिक जिनमें बड़ी संख्या में -OH समूह होते हैं) के समाधान हैं। ), और कुछ रंग। वे स्वतःस्फूर्त रूप से बनते हैं और प्रतिवर्ती होते हैं। थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर.

- लियोफोबिक- परिक्षिप्त चरण और परिक्षेपण माध्यम के बीच कमजोर अंतःक्रिया (बिखरे हुए कण खराब रूप से गीले होते हैं, फूलते या घुलते नहीं हैं।)। लियोफोबिक - खराब घुलनशील पदार्थों के कोलाइड्स: धातु, लौह (III) हाइड्रॉक्साइड, जैविक प्रणालियों में - कैल्शियम, मैग्नीशियम, कोलेस्ट्रॉल के अघुलनशील लवण। लियोफोबिक सॉल केवल स्टेबलाइजर्स की उपस्थिति में लंबे समय तक मौजूद रह सकते हैं और अपरिवर्तनीय होते हैं। थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर.

यदि फैलाव प्रणाली पानी है, तो संबंधित प्रणालियों को हाइड्रोफिलिक या हाइड्रोफोबिक कहा जाता है।

चतुर्थ) संरचना द्वारा:बंधा हुआ फैला हुआ, स्वतंत्र रूप से फैला हुआ चित्र 1।

स्वतंत्र रूप से फैला हुआ- बिखरे हुए चरण कण आपस में जुड़े नहीं हैं - सस्पेंशन, इमल्शन, सोल, एरोसोल, औषधीय पेस्ट (जिंक पेस्ट)।

संबद्ध तितर-बितर हो गया- बिखरे हुए चरण के कण एक स्थानिक नेटवर्क बनाते हैं और चरण स्वतंत्र रूप से नहीं चल सकता है - जैल ("जेली जैसी" अवस्था, सोल से प्राप्त) और जेली (वीएमएस), फोम, जैविक झिल्ली, ठोस समाधान (मिश्र धातु), छिद्रपूर्ण शरीर।

विभाजन सशर्त है. स्वतंत्र रूप से बिखरी हुई प्रणालियों में होने वाली संरचना निर्माण प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप बंधी हुई बिखरी हुई प्रणालियों का निर्माण हो सकता है। सोल जेल में बदल जाता है। और इसके विपरीत। देखा थिक्सोट्रॉपी- सिस्टम के भौतिक और यांत्रिक गुणों में प्रतिवर्ती परिवर्तन।

3. कोलाइडल सिस्टम प्राप्त करने की विधियाँ(सामान्य रसायन विज्ञान पर कार्यशाला के लिए पद्धति संबंधी मार्गदर्शिका, पृष्ठ 161-163)।

ए. निलंबन की तैयारी.

किसी भी अन्य बिखरी हुई प्रणाली की तरह, निलंबन को दो समूहों की विधियों द्वारा प्राप्त किया जा सकता है: मोटे तौर पर बिखरी हुई प्रणालियों की ओर से, फैलाव विधियों द्वारा, वास्तविक समाधानों की ओर से, संक्षेपण विधियों द्वारा।

चूँकि सस्पेंशन एक तरल में पाउडर के सस्पेंशन होते हैं, पतला सस्पेंशन प्राप्त करने के लिए उद्योग और रोजमर्रा की जिंदगी दोनों में सबसे सरल और सबसे व्यापक तरीका विभिन्न मिश्रण उपकरणों (स्टिरर्स, मिक्सर, आदि) का उपयोग करके उपयुक्त तरल में संबंधित पाउडर को हिलाना है। संकेंद्रित निलंबन (पेस्ट) प्राप्त करने के लिए, संबंधित पाउडर को थोड़ी मात्रा में तरल के साथ पीस लिया जाता है।

लियोसोल्स के जमाव के परिणामस्वरूप निलंबन भी बनते हैं। नतीजतन, जमावट करने की विधियाँ एक ही समय में निलंबन प्राप्त करने की विधियाँ हैं।

बी. इमल्शन तैयार करना।

दो अमिश्रणीय तरल पदार्थों की एक प्रणाली थर्मोडायनामिक रूप से स्थिर स्थिति में होगी यदि इसमें दो निरंतर परतें हों: ऊपरी (हल्का तरल) और निचला (भारी तरल)। जैसे ही हम इमल्शन प्राप्त करने के लिए निरंतर परतों में से एक को बूंदों में कुचलना शुरू करते हैं, इंटरफेशियल सतह बढ़ जाएगी, और, परिणामस्वरूप, मुक्त सतह ऊर्जा और सिस्टम थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर हो जाएगा। इमल्शन बनाने में जितनी अधिक ऊर्जा खर्च होगी, वह उतना ही अधिक अस्थिर होगा। पायसीकारी करना रिश्तेदारस्थिरता, विशेष पदार्थों का उपयोग करें - स्टेबलाइजर्स, कहा जाता है पायसीकारी. ये सर्फेक्टेंट या हाइड्रोकार्बन हैं जो इंटरफ़ेस पर अवशोषित होते हैं और सतह गिब्स ऊर्जा (इंटरफ़ेशियल तनाव) को कम करते हैं; परिणामस्वरूप, एक यांत्रिक रूप से मजबूत अवशोषण फिल्म बनती है। लगभग सभी इमल्शन (कुछ को छोड़कर जो अनायास बनते हैं) केवल इमल्सीफायर्स की उपस्थिति में प्राप्त होते हैं।

इमल्शन, कम से कम, तीन-घटक प्रणालियाँ हैं जिनमें एक ध्रुवीय तरल, एक गैर-ध्रुवीय तरल और एक इमल्सीफायर होता है। इस मामले में, तरल पदार्थों में से एक बूंदों के रूप में है। आवश्यक आकार की बूंदें दो अलग-अलग तरीकों से प्राप्त की जा सकती हैं: संक्षेपण विधि, उन्हें बूंदों के निर्माण के छोटे केंद्रों से बढ़ाना, और फैलाव विधि, बड़ी बूंदों को कुचलना।

प्रयोगशाला और औद्योगिक अभ्यास दोनों में सबसे आम फैलाव विधियां हैं।

कोलाइडल प्रणालियों के शुद्धिकरण की विधियाँ।

अधिक जानकारी के लिए, कार्यप्रणाली मैनुअल देखें (पृष्ठ 163.)

ए) निस्पंदन (लैटिन फ़िल्ट्रम - महसूस किया गया),

बी) डायलिसिस (ग्रीक डायलिसिस - विभाग)। प्रतिपूरक डायलिसिस. इलेक्ट्रोडायलिसिस।

ग) अल्ट्राफिल्ट्रेशन (लैटिन अल्ट्रा-ओवर)।

घ) रिवर्स ऑस्मोसिस।

5. कोलाइडल कण का गठन, संरचना और आवेश। मिसेल फार्मूला. विद्युत दोहरी परत की संरचना. इलेक्ट्रोकेनेटिक क्षमता.

कार्यप्रणाली मार्गदर्शिका भी देखें (पृ. 164-165)

किसी विधि या किसी अन्य द्वारा कोलाइडल समाधान तैयार करते समय, विशेष रूप से रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके, अभिकर्मकों के आवश्यक मात्रात्मक अनुपात की सटीक भविष्यवाणी करना लगभग असंभव है। इस कारण से, परिणामी सॉल में इलेक्ट्रोलाइट्स की अत्यधिक मात्रा हो सकती है, जो कोलाइडल समाधानों की स्थिरता को कम कर देती है। अत्यधिक स्थिर प्रणाली प्राप्त करने और उनके गुणों का अध्ययन करने के लिए, सोल को इलेक्ट्रोलाइट्स और अन्य सभी प्रकार की कम-आणविक अशुद्धियों से शुद्ध किया जाता है।

कोलाइडल प्रणालियों को शुद्ध करने की सबसे आम विधियाँ हैं डायलिसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिसऔर अल्ट्राफिल्ट्रेशन, कुछ सामग्रियों के गुणों के आधार पर - तथाकथित। अर्ध-पारगम्य झिल्ली (कोलोडियन, चर्मपत्र, सिलोफ़न, आदि) - छोटे आयनों और अणुओं को गुजरने और कोलाइडल कणों को बनाए रखने की अनुमति देती है। सभी अर्ध-पारगम्य झिल्ली छिद्रित पिंड हैं, और कोलाइडल कणों के लिए उनकी अभेद्यता इस तथ्य के कारण है कि कोलाइडल कणों के लिए प्रसार गुणांक बहुत छोटे द्रव्यमान और आकार वाले आयनों और अणुओं की तुलना में काफी कम (परिमाण के कई क्रम) है। डायलिसिस का उपयोग करके सोल को शुद्ध करने के लिए एक उपकरण को डायलाइज़र कहा जाता है; सबसे सरल डायलाइज़र एक बर्तन है, जिसका निचला छेद एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली (चित्र 6) से ढका होता है। सॉल को बर्तन में डाला जाता है और बाद वाले को आसुत जल (आमतौर पर बहते हुए) के साथ एक कंटेनर में रखा जाता है; आयन और अशुद्धता अणु झिल्ली के माध्यम से विलायक में फैल जाते हैं।

डायलिसिस एक बहुत धीमी प्रक्रिया है; सॉल्स के तेजी से और अधिक पूर्ण शुद्धिकरण के लिए, इलेक्ट्रोडायलिसिस का उपयोग किया जाता है। इलेक्ट्रोडायलाइज़र में तीन भाग होते हैं; सोल को मध्य भाग में डाला जाता है, जिसे अर्ध-पारगम्य झिल्लियों द्वारा अन्य दो से अलग किया जाता है जिसके पीछे इलेक्ट्रोड रखे जाते हैं (चित्र 4.18)। जब एक संभावित अंतर इलेक्ट्रोड से जुड़ा होता है, तो राख में निहित इलेक्ट्रोलाइट्स के धनायन झिल्ली के माध्यम से कैथोड तक और आयनों से एनोड तक फैल जाते हैं। इलेक्ट्रोडायलिसिस का लाभ इलेक्ट्रोलाइट्स के अंशों को भी हटाने की क्षमता है (यह याद रखना चाहिए कि शुद्धिकरण की डिग्री कोलाइडल कणों की स्थिरता से सीमित है; सॉल से स्टेबलाइजर आयनों को हटाने से) जमावट).

सोल को शुद्ध करने की एक अन्य विधि अल्ट्राफिल्ट्रेशन है - अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से दबाव में फ़िल्टर करके फैलाव माध्यम से बिखरे हुए चरण को अलग करना। अल्ट्राफिल्ट्रेशन के दौरान, कोलाइडल कण फिल्टर (झिल्ली) पर रहते हैं।

उच्च आणविक भार यौगिकों (एचएमसी) के सॉल और समाधानों में अवांछित अशुद्धियों के रूप में कम आणविक भार वाले यौगिक होते हैं। उन्हें निम्नलिखित विधियों का उपयोग करके हटा दिया जाता है।

डायलिसिस.डायलिसिस ऐतिहासिक रूप से शुद्धिकरण की पहली विधि थी। यह टी. ग्राहम (1861) द्वारा प्रस्तावित किया गया था। सबसे सरल डायलाइज़र का आरेख चित्र में दिखाया गया 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 अशुद्धियों को गुजरने की अनुमति देती है। झिल्ली के संपर्क में आने वाला बाहरी माध्यम एक विलायक है। कम आणविक भार वाली अशुद्धियाँ, जिनकी सांद्रता राख या मैक्रोमोलेक्यूलर घोल में अधिक होती है, झिल्ली से होकर बाहरी वातावरण (डायलीसेट) में चली जाती हैं। चित्र में, कम आणविक भार वाली अशुद्धियों के प्रवाह की दिशा को तीरों द्वारा दिखाया गया है। शुद्धिकरण तब तक जारी रहता है जब तक राख और डायलीसेट में अशुद्धियों की सांद्रता मूल्य में करीब नहीं हो जाती (अधिक सटीक रूप से, जब तक राख और डायलीसेट में रासायनिक क्षमता बराबर नहीं हो जाती)। 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 भार यौगिकों के केवल एक निश्चित हिस्से से छुटकारा पाना आवश्यक है। फिर, उन पदार्थों का एक समाधान जिन्हें सिस्टम में संरक्षित करने की आवश्यकता होती है, बाहरी वातावरण के रूप में उपयोग किया जाता है। यह ठीक वही कार्य है जो कम आणविक भार वाले अपशिष्टों और विषाक्त पदार्थों (लवण, यूरिया, आदि) से रक्त को शुद्ध 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 शुद्धिकरण विधि है। अल्ट्राफिल्टर उसी प्रकार की झिल्लियाँ हैं जिनका उपयोग डायलिसिस के लिए किया जाता है।

अल्ट्राफिल्ट्रेशन द्वारा शुद्धिकरण की सबसे सरल स्थापना चित्र में दिखाई गई है। 4 (परिशिष्ट देखें)। शुद्ध सोल या आईयूडी घोल को अल्ट्राफिल्टर से बैग में डाला जाता है। वायुमंडलीय दबाव की तुलना में अत्यधिक दबाव सोल पर लगाया जाता है। इसे किसी बाहरी स्रोत (संपीड़ित वायु सिलेंडर, कंप्रेसर, आदि) या तरल के एक बड़े स्तंभ का उपयोग करके बनाया जा सकता है। सॉल में शुद्ध विलायक मिलाकर परिक्षेपण माध्यम को नवीनीकृत किया जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सफ़ाई की गति पर्याप्त तेज़ हो, अद्यतन यथाशीघ्र किया जाता है। यह महत्वपूर्ण अतिरिक्त दबाव का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है। झिल्ली को ऐसे भार का सामना करने के लिए, इसे एक यांत्रिक समर्थन पर लगाया जाता है। ऐसा समर्थन जाली और छेद वाली प्लेटों, कांच और सिरेमिक फिल्टर द्वारा प्रदान किया जाता है।

माइक्रोफिल्ट्रेशन।माइक्रोफिल्ट्रेशन फिल्टर का उपयोग करके 0.1 से 10 माइक्रोन तक के आकार के सूक्ष्म कणों को अलग करना है। माइक्रोफ़िल्ट्रेट का प्रदर्शन झिल्ली की सरंध्रता और मोटाई से निर्धारित होता है। सरंध्रता का आकलन करने के लिए, यानी फिल्टर के कुल क्षेत्र में छिद्र क्षेत्र का अनुपात, विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है: तरल पदार्थ और गैसों को निचोड़ना, झिल्ली की विद्युत चालकता को मापना, फैलाव चरण के कैलिब्रेटेड कणों वाले निचोड़ने वाले सिस्टम आदि।

माइक्रोपोरस फिल्टर अकार्बनिक पदार्थों और पॉलिमर से बनाए जाते हैं। सिंटरिंग 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। जैविक वस्तुओं (प्रोटीन समाधान, रक्त सीरम, आदि) के साथ विभिन्न प्रणालियों के शुद्धिकरण के लिए इसका उपयोग डोरे (1910) के सफल कार्य के परिणामस्वरूप शुरू हुआ। सबसे सरल इलेक्ट्रोडायलाइज़र का उपकरण चित्र में दिखाया गया है। 5 (परिशिष्ट 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 के प्रभाव में आयन झिल्ली में छिद्रों से गुजरते हैं।

जब उच्च विद्युत वोल्टेज लागू किया जा सकता है तो शुद्धिकरण 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, उच्च वोल्टेज पर, महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी उत्पन्न हो सकती है, और प्रोटीन या अन्य जैविक घटकों वाले सिस्टम में अपरिवर्तनीय परिवर्तन हो सकते हैं। इसलिए, पहले 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 के शुद्धिकरण और पृथक्करण के लिए उपयोग किया जाता है।

आप नामक विधि का उपयोग करके आईयूडी सॉल या घोल को शुद्ध कर सकते हैं और साथ ही उसकी सांद्रता बढ़ा सकते हैं इलेक्ट्रोडिकेंटेशनयह विधि डब्ल्यू. पॉली द्वारा प्रस्तावित की गई थी। इलेक्ट्रोडिकेंटेशन तब होता है जब इलेक्ट्रोडायलाइजर बिना हिलाए काम करता है। सोल कणों या मैक्रोमोलेक्यूल्स का अपना चार्ज होता है और, विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, 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, उस स्थान पर जहां सॉल केंद्रित है, सिस्टम का घनत्व औसत मूल्य से भिन्न होता है (आमतौर पर बढ़ती एकाग्रता के साथ घनत्व 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, 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।