lyofobní sol
lyofobic sol
(synonymum
lyosol) Heterogenní
disperzní systém s kapalným
disperzním prostředím a tuhým
disperzním podílem, tvořeným částicemi
koloidních rozměrů, které jsou v daném disperzním prostředí nerozpustné. V důsledku toho, že mezi disperzními částicemi působí přitažlivé síly (viz
interakce mezi makroskopickými útvary), dochází ke spojování částic, nejsou-li opatřeny ochrannou vrstvou - elektrickou dvojvrstvou (u částic, jejichž povrch může být elektricky nabitý – viz
stabilizace elektrickou dvojvrstvou), nebo vrstvou adsorbovaných makromolekul či molekul povrchově aktivních látek (
stérická stabilizace). Částice lyofobního solu, sestávající z jádra a obalové sféry, se nazývá
micela. Podle toho, je-li disperzním prostředím vodná nebo organická fáze, mluvíme o
hydrosolech nebo o
organosolech.
Příprava a vznik lyosolů
Podle velikosti částic leží soly mezi pravými roztoky a makroskopickými heterogenními soustavami. Proto je lze připravovat buď
-
z větších částic dispergováním
-
mechanickým - relativně hrubé částice se drtí tlakem nebo úderem, nebo se roztírají (podle typu stroje), obvykle již v přítomnosti vhodného disperzního prostředí (je třeba, aby byly přítomny látky schopné stabilizovat vzniklé částice nebo zpomalovat popř. zastavovat jejich růst),
-
vibračním (např. ultrazvukem)
-
elektrickým (vhodným výběrem metod lze připravit hydrosoly i organosoly téměř všech kovů i některých nekovů)
-
z pravých roztoků kondenzací, tj. spojováním jednotlivých molekul v částice koloidní velikosti. Přesycení roztoku, potřebné ke tvorbě nové fáze, je možno vyvolat
-
změnou fyzikálně-chemických podmínek (teploty, složení rozpouštědla apod.);
-
chemickými reakcemi, při nichž z výchozích roztoků vzniká látka, v daném disperzním prostředí nerozpustná. Ke koloidně disperznímu systému však reakce vedou pouze tehdy, je-li dodržena určitá koncentrace výchozích látek (Weimarnův srážecí zákon).
Vlastnosti lyosolů
Stupeň disperzity lyosolů se pohybuje v širokém rozmezí mezi analytickými a hrubými disperzemi. Tím je dána i řada jejich vlastností ovlivňovaných velikostí částic. Vzhledem k malým rozměrům částic procházejí lyosoly papírovými filtry; jsou však zadržovány membránami s jemnějšími póry, jimiž analytické disperze procházejí.
Difuzní koeficient disperzních částic je nepřímo úměrný jejich rozměru; difuze v lyosolech probíhá pomaleji než v pravých roztocích. Také sedimentace lyosolů v gravitačním poli probíhá většinou velmi pomalu (velkou roli hraje nejen rozměr částic, ale i rozdíl hustot disperzního podílu a disperzního prostředí); pro zvýšení
sedimentační rychlosti se používají ultracentrifugy. Protože rychlosti difuze a sedimentace jsou u těchto systémů srovnatelné, může zde dojít k ustavení
sedimentační rovnováhy.
Měření difuzního koeficientu, sedimentační rychlosti a sedimentační rovnováhy v odstředivém poli se využívá ke stanovení velikosti disperzních částic lyosolů.
Na rozdíl od hrubých disperzí jsou lyosoly čiré; mnohé z nich se vyznačují intenzívním zbarvením. Částice jsou pozorovatelné
ultramikroskopem a přímo viditelné v elektronovém mikroskopu (po vysušení lyosolu). Vykazují silný
rozptyl světla. Jeho měření (turbidimetrie a nefelometrie – viz
měření rozptylu světla) se využívá ke stanovení koncentrace i velikosti disperzních částic.
Při toku se
zředěné lyosoly většinou chovají jako
newtonské tekutiny - hodnota jejich viskozity je nezávislá na rychlostním gradientu. Koncentrační závislost viskozity zředěných lyosolů odpovídá
Einsteinově rovnici: viskozita je lineární funkcí objemového zlomku disperzního podílu a nezávisí na stupni disperzity. V méně zředěných systémech je třeba uvažovat i vzájemné ovlivňování částic, které je příčinou růstu viskozity. U koncentrovaných lyosolů jsou často pozorovány odchylky od newtonského chování:
pseudoplasticita až
plasticita, v některých případech naopak
dilatance. U lyofobních solů může rovněž docházet ke
gelaci za vzniku
ireverzibilních gelů. Vznik gelu je snazší, jsou-li disperzní částice
anizometrické.
Částice hydrosolů stabilizované elektrickou dvojvrstvou nesou elektrický náboj stejného znaménka a vykazují tudíž
elektrokinetické jevy. Z elektroforetických měření (viz
elektroforéza) lze získat informace o znaménku lyofobních micel, o vlivu elektrolytů přítomných v disperzním prostředí na strukturu elektrické dvojvrstvy a také o tvaru částic. Náboj částic ovlivňuje i viskozitu lyosolů (viz
elektrovizkozitní efekty).
Význačnou vlastností lyofobních solů je sklon ke
koagulaci, která může vést až k zániku lyofobního systému. Koagulace solu může být vyvolána různými zásahy: zvýšením jeho koncentrace, změnami teploty, ozařováním, mechanickými otřesy, přídavkem solů opačného znaménka apod. Nejčastěji vede ke koagulaci zeslabení nebo odstranění ochranné vrstvy micel - u hydrosolů
stabilizovaných elektrickou dvojvrstvou především přídavkem elektrolytů, které snižují hodnotu
elektrokinetického potenciálu.
Grafy souvislostí do úrovně:
I
II