Sistemi dispersi: caratteristiche generali e classificazione
La chimica colloidale è una scienza che studia metodiottenimento, composizione, struttura interna, proprietà chimiche e fisiche dei sistemi dispersi. I sistemi dispersi sono sistemi costituiti da particelle frammentate (fase dispersa) distribuite nel mezzo circostante (disperso): gas, liquidi o solidi. Le dimensioni delle particelle della fase di dispersione (cristalli, goccioline, bolle) differiscono nel grado di dispersione, la cui grandezza è direttamente proporzionale alla dimensione delle particelle. Inoltre, le particelle disperse si distinguono anche in base ad altre caratteristiche, di norma, in base allo stato aggregato della fase dispersa e del mezzo.
Sistemi di dispersione e loro classificazione
Il sistema di dispersione può essere classificato in base alla dimensione delle particelle della fase di dispersione in ioni molecolari (meno di un nm), colloide (da uno a cento nm), dispersi grossolanamente (più di cento nm).
Sistemi molecolari dispersi. Questi sistemi contengono particelle le cui dimensioni non superano 1 nm. Questo gruppo comprende una varietà di soluzioni vere di nonelettroliti: glucosio, urea, alcool, saccarosio.
Sistemi a grana grossa sono caratterizzati dalle particelle più grandi. Questi includono emulsioni e sospensioni. I sistemi dispersi in cui un solido è localizzato in un mezzo di dispersione liquido (soluzione di amido, argilla) sono chiamati sospensioni. Le emulsioni sono sistemi che si ottengono mescolando due liquidi, uno nella forma di goccioline disperse in un altro (olio, toluene, benzene in acqua o goccioline di triacilgliceroli (grassi) nel latte.
Sistemi dispersi colloidali. In essi raggiungono le dimensioni delle particelle colloidali100 nm. Tali particelle penetrano facilmente nei pori dei filtri di carta, ma non penetrano nei pori delle membrane biologiche di piante e animali. Poiché le particelle colloidali (micelle) hanno una carica elettrica e gusci ionici solvatati, a causa delle quali rimangono sospese, non possono precipitare a lungo. Un vivido esempio di un sistema colloidale sono soluzioni di gelatina, albumina, gomma arabica, soluzioni colloidali di oro e argento.
Il grado di dispersione rende possibile distingueresistemi dispersi omogenei ed eterogenei. In sistemi dispersi omogenei, le particelle di fase sono macinate a molecole, atomi e ioni. Un esempio di tali sistemi di dispersione può essere una soluzione di glucosio in acqua (un sistema a dispersione molecolare) e un sale da cucina in acqua (sistema disperso di ioni). Sono vere soluzioni. La dimensione delle molecole della fase dispersa non supera un nanometro.
Dispersione di sistemi e soluzioni
Di tutti i sistemi e le soluzioni nella vitagli organismi viventi sono i più importanti sistemi dispersi colloidali. Come è noto, la base chimica dell'esistenza di un organismo vivente è lo scambio di proteine in esso. In media, la concentrazione di proteine nel corpo va dal 18 al 21%. La maggior parte delle proteine si scioglie in acqua (la cui concentrazione nel corpo umano e negli animali è di circa il 65%) e forma soluzioni colloidali.
Esistono due gruppi di soluzioni colloidali: Liquido (sol) e gel (gel). Tutti i processi di vita che avvengono negli organismi viventi sono associati allo stato colloidale della materia. In ogni cellula vivente i biopolimeri (acidi nucleici, proteine, glicosaminoglicani, glicogeno) sono sotto forma di sistemi dispersi.
Le soluzioni colloidali sono ampiamente distribuite innatura inanimata. Tali soluzioni includono olio, tessuti, plastica, fibre sintetiche. Molti prodotti alimentari possono essere attribuiti a soluzioni colloidali: kefir, latte, ecc. La maggior parte dei farmaci (sieri, antigeni, vaccini) sono soluzioni colloidali. Le soluzioni colloidali includono la vernice.
