Czym są rozproszone systemy?

A rozproszony system jest mieszaniną dwóch lub więcej substancji, prostych lub złożonych, w których występuje faza nieciągła.

Dyspersje to systemy, w których substancja jest rozproszona w innej substancji. Dyspersje mogą być jednorodne lub niejednorodne; faza rozproszona, typowo pewna cząstka, może lub nie może być odróżniona od ośrodka, w którym jest rozproszona.

Dyspersje można znaleźć w wielu substancjach w przemyśle farmaceutycznym. Od roztworów dość dużych cząsteczek, takich jak albumina i polisacharydy, po nanocząsteczki i mikropłynne zawiesiny oraz grube emulsje i zawiesiny.

Dysponując fizycznie wyróżniającymi się fazami, dyspersje mają inne właściwości niż prawdziwe rozwiązania, takie jak agregacja i regulacja cząstek.

W każdym systemie rozproszonym występują dwa różne wyrażenia: rozproszone i dyspergujące. Faza rozproszona odnosi się do fazy rozproszonej w drugiej fazie, zwanej dyspergatorem.

Układy rozproszone można sklasyfikować na kilka różnych sposobów, w tym jak duże są cząstki w stosunku do cząstek w fazie ciągłej, niezależnie od tego, czy występują opady.

Główne typy systemów rozproszonych

Zawieszenia

Zawiesina jest heterogeniczną mieszaniną zawierającą cząstki stałe, które są wystarczająco duże, aby mogły zostać osadzone.

W zawiesinach heterogeniczna mieszanina pokazuje rozpuszczone cząstki zawieszone w pożywce i nie całkowicie rozpuszczone. Mogą to być makroskopowe lub grube dyspersje lub drobne dyspersje.

Cząstki zawiesiny są widoczne gołym ludzkim okiem. W zawiesinach cząstki pływają swobodnie w rozpuszczalniku.

Faza wewnętrzna (ciało stałe) jest rozproszona przez fazę zewnętrzną (płyn) poprzez mechaniczne mieszanie, z użyciem pewnych substancji pomocniczych lub środków zawieszających.

Wyraźnym przykładem zawiesiny jest piasek lub ziemia w wodzie. Cząsteczki zawieszone na ziemi będą widoczne pod mikroskopem i ostatecznie osiądą w miarę upływu czasu, jeśli nie zostaną zakłócone.

Ta właściwość odróżnia koloidy od zawiesin, ponieważ w koloidach cząstki są mniejsze i nie osiadają.

Z kolei koloidy i zawiesiny różnią się od roztworów, ponieważ rozpuszczona substancja nie występuje w postaci stałej, a rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona są jednorodnie mieszane.

Zawiesina kropelek cieczy lub stałych drobnych cząstek w gazie nazywana jest aerozolem. Na przykład w atmosferze można znaleźć cząsteczki ziemi, soli morskiej, azotanów i kropli chmur.

Zawiesiny są klasyfikowane na podstawie ich fazy rozproszonej i ośrodka dyspersyjnego. Ośrodek rozpraszający jest zasadniczo ciałem stałym, podczas gdy faza rozproszona może być cieczą, gazem lub ciałem stałym.

Z termodynamicznego punktu widzenia zawiesiny są niestabilne. Można go jednak ustabilizować w pewnym okresie czasu, co determinuje jego żywotność. Jest to przydatne w przemyśle, jeśli chodzi o ustanowienie produktu wysokiej jakości dla konsumentów.

Koloidy lub układy koloidalne

Koloid jest mieszaniną, w której substancja nierozpuszczalnych cząstek rozproszona mikroskopowo jest zawieszona w innej substancji.

Czasami colides mogą wyglądać jak rozwiązanie, więc są identyfikowane i charakteryzowane przez ich fizyczne i chemiczne właściwości transportowe..

W przeciwieństwie do rozwiązania, w którym rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona stanowią tylko jedną fazę, koloid ma fazę rozproszoną (cząstki zawieszone) i fazę ciągłą (ośrodek zawiesiny).

Aby zakwalifikować się jako koloid, mieszanina nie powinna osiadać lub powinna zająć dużo czasu, aby wyraźnie się osiedlić.

Cząstki fazy rozproszonej mają średnicę około 1 i 1000 nanometrów. Cząstki te są zwykle widoczne w mikroskopie.

Homogeniczne mieszaniny z rozproszoną fazą w tej wielkości można nazwać aerozolami koloidalnymi, emulsjami koloidalnymi, piankami koloidalnymi, dyspersjami koloidalnymi lub hydrosolami.

Na cząstki fazy rozproszonej poważnie wpływa powierzchnia chemiczna obecna w koloidie.

Niektóre koloidy są przezroczyste dzięki efektowi Tyndalla, który jest rozpraszaniem lekkich cząstek w koloidie. Inne koloidy mogą być nieprzezroczyste lub mogą mieć delikatny kolor. W niektórych przypadkach koloidy można uznać za jednorodne mieszaniny.

Koloidy można podzielić na:

• Koloidy hydrofilowe: Cząsteczki koloidalne są przyciągane bezpośrednio do wody. Nazywane są także odwracalnymi słońcami.
• Hydrofobowe koloidy: są przeciwieństwem powyższych; hydrofobowe koloidy są odpychane przez wodę. Nazywane są także nieodwracalnymi słońcami.

Prawdziwe rozwiązania

Roztwór jest jednorodną mieszaniną złożoną z dwóch lub więcej substancji. W takich mieszaninach substancja rozpuszczona jest substancją, która rozpuszcza się w innej substancji - znanej jako rozpuszczalnik.

Proces łączenia rozwiązania zachodzi w skali, w której zaangażowane są efekty polaryzacji chemicznej, co skutkuje specyficznymi interakcjami z solwatacją.

Zazwyczaj roztwór przyjmuje fazę rozpuszczalnika, gdy rozpuszczalnik jest największą frakcją mieszaniny. Stężenie substancji rozpuszczonej w roztworze jest masą substancji rozpuszczonej wyrażoną jako procent masy w całym roztworze.

Cząstek substancji rozpuszczonej w roztworze nie można obserwować gołym okiem; rozwiązanie nie pozwala na rozproszenie promieni świetlnych. Rozwiązania są stabilne, składają się z jednej fazy, a ich substancji rozpuszczonej nie można oddzielić przez filtrowanie.

Roztwory mogą być jednorodne, w których składniki mieszaniny tworzą jedną fazę lub niejednorodną, ​​w której składniki mieszaniny są różnych faz.

Właściwości mieszaniny, takie jak stężenie, temperatura i gęstość, mogą być równomiernie rozłożone w całej objętości, ale tylko przy braku zjawisk dyfuzji lub po jej zakończeniu.

Istnieje kilka rodzajów rozwiązań, w tym:

• Roztwory gazowe, takie jak powietrze (tlen i inne gazy rozpuszczone w azocie)
• Płynne roztwory, takie jak gaz w cieczy (dwutlenek węgla w wodzie), ciecz w cieczy (etanol w wodzie) i ciało stałe w cieczy (cukier w wodzie)
• Stałe roztwory, takie jak gaz w ciałach stałych (wodór w metalach), ciecze w ciałach stałych (heksan w parafinie) i ciało stałe w ciałach stałych (stopy i polimery)

Referencje

1. Źródło z wikipedia.org.
2. Systemy rozproszone (2011). Źródło: wwwquimica303.blogspot.com.
3. Dyspersja (chemia). Źródło z wikipedia.org.
4. Źródło z wikipedia.org.
5. Systemy rozproszone. Pobrane z accesspharmacy.mhmedical.com.
6. Gruba dyspersja (zawiesina). Źródło z wikipedia.org.
7. Systemy rozproszone. Odzyskany z ecured.cu.