Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Ерімейтін заттың басқа заттың ішінде микроскоптық деңгейде шашыраңқы орналасқан қоспасы.
Mixture of an insoluble substance microscopically dispersed throughout another substance
Коллоид – бұл микроскоптық деңгейде шашыраңқы еримейтін бөлшектерден тұратын бір заттың екінші заттағы суспензиясы. Кейбір анықтамалар бөлшектердің сұйықтықта шашырауы керектігін көрсетеді, ал басқалары анықтаманы аэрозольдер және гельдер сияқты заттарды да қамтитын етіп кеңейтеді. Коллоидты суспензия термині нақты қоспаны білдіреді (бірақ сөздің тар мағынасында суспензия коллоидтардан бөлшектерінің мөлшерімен ажыратылады). Коллоидтың шашыраңқы фазасы (ілініскен бөлшектер) және үздіксіз фазасы (ілінісу ортасы) болады. Шашыраңқы фаза бөлшектерінің диаметрі шамамен 1 нанометрден 1 микрометрге дейін. Кейбір коллоидтар Тындаль эффектісінің нәтижесінде жартылай мөлдір болады, бұл коллоидтағы бөлшектердің жарықты шашыратуы. Басқа коллоидтар мүлдем мөлдір емес немесе аздап түсті болуы мүмкін. Коллоидты суспензиялар интерфейс және коллоидты ғылымның зерттеу пәні болып табылады. Бұл зерттеу саласын 1845 жылы Франческо Селми бастады, оларды псевдоерітінділер деп атады, ал Майкл Фарадей мен Томас Грэм оны кеңейтіп, 1861 жылы коллоид терминін енгізді.
A colloid is a mixture in which one substance consisting of microscopically dispersed insoluble particles is suspended throughout another substance. Some definitions specify that the particles must be dispersed in a liquid, while others extend the definition to include substances like aerosols and gels. The term colloidal suspension refers unambiguously to the overall mixture (although a narrower sense of the word suspension is distinguished from colloids by larger particle size). A colloid has a dispersed phase (the suspended particles) and a continuous phase (the medium of suspension). The dispersed phase particles have a diameter of approximately 1 nanometre to 1 micrometre. Some colloids are translucent because of the Tyndall effect, which is the scattering of light by particles in the colloid. Other colloids may be opaque or have a slight color. Colloidal suspensions are the subject of interface and colloid science. This field of study began in 1845 by Francesco Selmi, who called them pseudosolutions, and expanded by Michael Faraday and Thomas Graham, who coined the term colloid in 1861.
Гидроколоидтар
Гидроколоидтар – суда коллоидтық дисперсияға қабілетті химиялық заттар (көбінесе полисахаридтер мен белоктар). Осылайша, тиімді түрде "ерігендей" бола отырып, олар судың реологиясын өзгертеді, оның тұтқырлығын арттырады және/немесе гельденуді тудырады. Олар басқа химиялық заттармен өзара әрекеттесулерді де қамтамасыз ете алады, кейде синергиялық, ал кейде антагонистік. Осы қасиеттерінің арқасында гидроколоидтар өте пайдалы химиялық заттар болып табылады, себебі оларды тағамдық өнімдер, фармацевтика, жеке күтім және өнеркәсіптік қолданыстар сияқты көптеген технологиялық салаларда тұрақтандыру, тұрақсыздандыру, бөлу, гельдену, ағындылықты бақылау, кристалдануды бақылау және тағы да басқа көптеген әсерлер үшін пайдалануға болады. Ерітілген формаларынан басқа, кейбір гидроколоидтар құрғақ күйде де қосымша пайдалы қасиеттерге ие, егер олар ерігеннен кейін суы алынса, мысалы, тыныс таспаларының немесе шұжық қабықтарының, тіпті жараға жабатын талшықтардың жасалуында, ал кейбіреулері теріге басқаларына қарағанда жақсы үйлеседі. Гидроколоидтардың әрқайсысы құрылымы, функциясы және қолданылуы бойынша әртүрлі, және олардың көптеген түрлері реологияны бақылау және форма мен текстураны физикалық түрде өзгерту үшін белгілі бір қолдану салаларына ең жақсы сәйкес келеді. Кейбір гидроколоидтар, мысалы, крахмал мен казеин, реологияны өзгертетін заттардың қатарында пайдалы тағамдар болып табылады, ал басқаларының тағамдық құндылығы шектеулі, көбінесе талшықтың көзі болып табылады. "Гидроколоидтар" термині сонымен қатар терідегі ылғалды сақтап, терінің жазылу процесін жеңілдетуге, іздерді, қышыманы және ауырсынуды азайтуға арналған жабынның бір түрін де білдіреді.
Hydrocolloids describe certain chemicals (mostly polysaccharides and proteins) that are colloidally dispersible in water. Thus becoming effectively "soluble" they change the rheology of water by raising the viscosity and/or inducing gelation. They may provide other interactive effects with other chemicals, in some cases synergistic, in others antagonistic. Using these attributes hydrocolloids are very useful chemicals since in many areas of technology from foods through pharmaceuticals, personal care and industrial applications, they can provide stabilization, destabilization and separation, gelation, flow control, crystallization control and numerous other effects. Apart from uses of the soluble forms some of the hydrocolloids have additional useful functionality in a dry form if after solubilization they have the water removed as in the formation of films for breath strips or sausage casings or indeed, wound dressing fibers, some being more compatible with skin than others. There are many different types of hydrocolloids each with differences in structure function and utility that generally are best suited to particular application areas in the control of rheology and the physical modification of form and texture. Some hydrocolloids like starch and casein are useful foods as well as rheology modifiers, others have limited nutritive value, usually providing a source of fiber. The term hydrocolloids also refers to a type of dressing designed to lock moisture in the skin and help the natural healing process of skin to reduce scarring, itching and soreness.
Құралымдары
Гидроколлоидтар натрий карбоксиметилцеллюлозасы (NaCMC) және желатин сияқты гельдейтін заттарды қамтиды. Олар әдетте теріге жабысу үшін полиуретан сияқты герметикпен біріктіріледі.
Hydrocolloids contain some type of gel forming agent, such as sodium carboxymethylcellulose (NaCMC) and gelatin. They are normally combined with some type of sealant, i. e. polyurethane to 'stick' to the skin.
Коллоидты ерітіндімен салыстыру
Коллоидтың дисперсиялық фазасы мен үздіксіз фазасы болады, ал ерітіндіде ерітілген зат пен еріткіш бір ғана фазаны құрайды. Ерітіндідегі ерітілген зат жеке молекулалар немесе иондар түрінде болады, ал коллоидты бөлшектер одан ірілеу келеді. Мысалы, тұздың судағы ерітіндісінде натрий хлориді (NaCl) кристалдары еріп, Na+ және Cl− иондары су молекулаларымен қоршалған. Дегенмен, сүт сияқты коллоидта коллоидты бөлшектер жеке май молекулалары емес, май тамшыларынан тұрады. Коллоид бірнеше фазадан құралғандықтан, толық араласып, біртекті ерітіндіге қарағанда өте ерекше қасиеттерге ие.
A colloid has a dispersed phase and a continuous phase, whereas in a solution, the solute and solvent constitute only one phase. A solute in a solution are individual molecules or ions, whereas colloidal particles are bigger. For example, in a solution of salt in water, the sodium chloride (NaCl) crystal dissolves, and the Na+ and Cl− ions are surrounded by water molecules. However, in a colloid such as milk, the colloidal particles are globules of fat, rather than individual fat molecules. Because colloid is multiple phases, it has very different properties compared to fully mixed, continuous solution.
Тұрақтандыру
Коллоидты жүйенің тұрақтылығы ерітіндідегі бөлшектердің қалып отыруымен анықталады және бөлшектер арасындағы өзара әсерлесу күштеріне байланысты. Оларға электростатикалық өзара әрекеттесулер және Ван дер Ваальс күштері жатады, себебі екеуі де жүйенің жалпы еркін энергиясына үлес қосады. Коллоид, егер коллоидты бөлшектер арасындағы тартымды күштерге байланысты өзара әрекеттесу энергиясы kT-дан кем болса, тұрақты болып табылады, мұнда k – Больцман тұрақтысы, ал T – абсолютті температура. Егер осылай болса, коллоидты бөлшектер бір-бірін итеріп немесе әлсіз тартады, ал зат суспензия күйінде қалады. Егер өзара әрекеттесу энергиясы kT-дан жоғары болса, тартымды күштер басым болады және коллоидты бөлшектер бірігіп жинала бастайды. Бұл процеске жалпы агрегация деп аталады, бірақ оны флокуляция, коагуляция немесе тұндыру деп те атайды. Бұл терминдер көбінесе алмастырылып қолданылса да, кейбір анықтамаларда олардың мағынасы сәл өзгеше болуы мүмкін. Мысалы, коагуляция бөлшектерді бірге ұстап тұратын күштер, араластыру немесе қосылудан туындаған кез келген сыртқы күштен күшті болатын, қайтымсыз, тұрақты агрегацияны сипаттау үшін қолданылуы мүмкін. Флокуляция әлсіз тартымды күштерді қамтитын қайтымды агрегацияны сипаттау үшін қолданылуы мүмкін, ал агрегат әдетте флокула деп аталады. Тұндыру термині әдетте коллоидты дисперсиядан қатты затқа (тұнбаға) фазалық өзгеруді сипаттау үшін қолданылады. Коллоидты тұрақтандырудың (оны тұнбадан өзгертудің) жиі қолданылатын әдісі – пептизация, ол электролитпен шайқау арқылы жүзеге асырылады. Стерикалық тұрақтандыру бөлшектердің тартымды күштердің әсер ететін аймағына жақындауына жол бермес үшін олардың бетіне полимер немесе беттік белсенді зат қабатын сіңіруден тұрады. Бұл техника барлық типтегі еріткіштерде, соның ішінде органикалық еріткіштерде коллоидты бөлшектерді тұрақтандыру үшін қолданылады. Екі механизмнің үйлесімі де мүмкін (электростерикалық тұрақтандыру). Гельдік желі тұрақтандыру деп аталатын әдіс агрегацияға да, тұнуға да төзімді коллоидтарды жасаудың негізгі жолын ұсынады. Бұл әдіс коллоидты суспензияға гельдік желі құрай алатын полимерді қосудан тұрады. Бөлшектердің тұнуы полимерлік матрицаның қатаңдығымен шектеледі, онда бөлшектер тұтқындалады, ал ұзын полимерлік тізбектер дисперсті бөлшектерге стерикалық немесе электростерикалық тұрақтандыруды қамтамасыз ете алады. Мұндай заттардың мысалдары ксантан және гуар шайыры.
The stability of a colloidal system is defined by particles remaining suspended in solution and depends on the interaction forces between the particles. These include electrostatic interactions and van der Waals forces, because they both contribute to the overall free energy of the system. A colloid is stable if the interaction energy due to attractive forces between the colloidal particles is less than kT, where k is the Boltzmann constant and T is the absolute temperature. If this is the case, then the colloidal particles will repel or only weakly attract each other, and the substance will remain a suspension. If the interaction energy is greater than kT, the attractive forces will prevail, and the colloidal particles will begin to clump together. This process is referred to generally as aggregation, but is also referred to as flocculation, coagulation or precipitation. While these terms are often used interchangeably, for some definitions they have slightly different meanings. For example, coagulation can be used to describe irreversible, permanent aggregation where the forces holding the particles together are stronger than any external forces caused by stirring or mixing. Flocculation can be used to describe reversible aggregation involving weaker attractive forces, and the aggregate is usually called a floc. The term precipitation is normally reserved for describing a phase change from a colloid dispersion to a solid (precipitate) when it is subjected to a perturbation. A common method of stabilising a colloid (converting it from a precipitate) is peptization, a process where it is shaken with an electrolyte. Steric stabilization consists absorbing a layer of a polymer or surfactant on the particles to prevent them from getting close in the range of attractive forces. This technique is used to stabilize colloidal particles in all types of solvents, including organic solvents. A combination of the two mechanisms is also possible (electrosteric stabilization). A method called gel network stabilization represents the principal way to produce colloids stable to both aggregation and sedimentation. The method consists in adding to the colloidal suspension a polymer able to form a gel network. Particle settling is hindered by the stiffness of the polymeric matrix where particles are trapped, and the long polymeric chains can provide a steric or electrosteric stabilization to dispersed particles. Examples of such substances are xanthan and guar gum.
Бақылау тұрақтылығы
Өнімнің дисперсиялық күйін бақылау және тұрақсыздану құбылыстарын анықтау және сандық өлшеу үшін ең көп қолданылатын әдіс – тік сканерлеумен біріктірілген көптік жарық шашырауы. Бұл әдіс, тұмандық өлшеу деп аталады, үлгі арқылы жіберілгеннен кейін коллоидты бөлшектермен кері шашыраған жарықтың үлесін өлшеуге негізделген. Кері шашырау қарқындылығы дисперсиялық фазаның орташа бөлшек мөлшерімен және көлемдік үлесімен тікелей пропорционалды. Сондықтан, тұндыру немесе кремдеуден туындаған концентрацияның жергілікті өзгерістері, сондай-ақ агрегациядан туындаған бөлшектердің бірігуі анықталып, бақыланады. Бұл құбылыстар тұрақсыз коллоидтармен байланысты. Динамикалық жарық шашырауы коллоидты бөлшектердің мөлшерін олардың диффузиялық жылдамдығын өлшеу арқылы анықтауға мүмкіндік береді. Бұл әдіс лазер сәулесін коллоидқа бағыттауды қамтиды. Шашыраған жарық интерференциялық үлгі құрайды, ал бұл үлгідегі жарық қарқындылығының өзгеруі бөлшектердің Браун қозғалысынан туындайды. Егер бөлшектердің көрінетін мөлшері агрегация нәтижесінде бірігуіне байланысты артса, Браун қозғалысы баяулайды. Бұл техника, егер көрінетін бөлшек мөлшері коллоидты бөлшектердің қалыпты өлшем диапазонынан асып кетсе, агрегацияның болғанын растай алады. Центрифугалау және дірілдету кезінде бөлшектердің әртүрлі популяцияларының бөлінуі анықталды.
The most widely used technique to monitor the dispersion state of a product, and to identify and quantify destabilization phenomena, is multiple light scattering coupled with vertical scanning. This method, known as turbidimetry, is based on measuring the fraction of light that, after being sent through the sample, it backscattered by the colloidal particles. The backscattering intensity is directly proportional to the average particle size and volume fraction of the dispersed phase. Therefore, local changes in concentration caused by sedimentation or creaming, and clumping together of particles caused by aggregation, are detected and monitored. These phenomena are associated with unstable colloids. Dynamic light scattering can be used to detect the size of a colloidal particle by measuring how fast they diffuse. This method involves directing laser light towards a colloid. The scattered light will form an interference pattern, and the fluctuation in light intensity in this pattern is caused by the Brownian motion of the particles. If the apparent size of the particles increases due to them clumping together via aggregation, it will result in slower Brownian motion. This technique can confirm that aggregation has occurred if the apparent particle size is determined to be beyond the typical size range for colloidal particles. Segregation of different populations of particles have been highlighted when using centrifugation and vibration.
Атомдардың үлгілік жүйесі ретінде
Физикада коллоидтар атомдар үшін қызықты модельдік жүйе болып табылады. Микрометрлік өлшемдегі коллоидты бөлшектер конфокалды микроскопия сияқты оптикалық әдістермен байқауға жеткілікті үлкен. Материяның құрылымын және қасиеттерін анықтайтын көптеген күштер, мысалы, көлемдік тежелу әсерлері немесе электростатикалық күштер, коллоидты суспензиялардың құрылымын және қасиеттерін де анықтайды. Мысалы, идеал газды модельдеуге қолданылатын әдістерді қатты шарлы коллоидты суспензияның қасиеттерін модельдеу үшін де қолдануға болады. Коллоидты суспензиялардағы фазалық өтулер оптикалық әдістерді пайдалану арқылы нақты уақытта зерттелуі мүмкін және сұйықтардағы фазалық өтулерге ұқсас. Көптеген қызықты жағдайларда коллоидты суспензияларды басқару үшін оптикалық ағым пайдаланылады.
In physics, colloids are an interesting model system for atoms. Micrometre scale colloidal particles are large enough to be observed by optical techniques such as confocal microscopy. Many of the forces that govern the structure and behavior of matter, such as excluded volume interactions or electrostatic forces, govern the structure and behavior of colloidal suspensions. For example, the same techniques used to model ideal gases can be applied to model the behavior of a hard sphere colloidal suspension. Phase transitions in colloidal suspensions can be studied in real time using optical techniques, and are analogous to phase transitions in liquids. In many interesting cases optical fluidity is used to control colloid suspensions.
Кристалдар
Коллоидты кристалл – бұл өте ұзақ аралықта (әдетте бірнеше миллиметрден бір сантиметрге дейін) қалыптаса алатын және атомдық немесе молекулалық аналогтарына ұқсас бөлшектердің жоғары реттелген құрылымы. Осы реттелу құбылысының табиғаттағы ең көрнекті мысалы – құнды опал, онда таза спектрлік түстердің жарқын аймақтары кремний диоксидінің (немесе кремнеземнің, SiO2) аморфты коллоидты шарларының тығыз жиналған домендерінен пайда болады. Бұл шар тәрізді бөлшектер Австралия және басқа да жерлердегі кремнийге қаныққан су тоғандарында шөгіп, гидростатикалық және гравитациялық күштердің әсерімен жылдар бойы тұну мен қысымға ұшырағаннан кейін осы жоғары реттелген құрылымдарды қалыптастырады. Субмикрометрлік шар бөлшектердің периодтық құрылымдары көрінетін жарық толқындары үшін табиғи дифракциялық тор ретінде қызмет ететін интерстициалдық бос кеңістіктердің ұқсас құрылымдарын қамтамасыз етеді, әсіресе интерстициалдық аралық жарық толқынының ұзындығымен шамалас болғанда. Сондықтан, көп жылдар бойы белгілі болғандай, кері күштерге ие Кулондық өзара әрекеттесулердің нәтижесінде сулы ортадағы электр зарядталған макромолекулалар бөлшектер арасындағы қашықтықтар, көбінесе жеке бөлшектердің диаметрінен әлдеқайда артық болатын, ұзақ қашықтықтағы кристалл тәрізді корреляцияларды көрсетеді. Табиғаттағы барлық осы жағдайларда, жарқын иридесценция (немесе түстердің ойыны) Брэгг заңына сәйкес келетін көрінетін жарық толқындарының дифракциясы мен конструктивті интерференциясына байланысты, бұл кристалдық қатты денелердегі рентген сәулелерінің шашырауына ұқсас. Осы "коллоидтық кристалдар" деп аталатын физика мен химияны зерттейтін көптеген эксперименттер соңғы 20 жылда синтетикалық монодисперсті коллоидтарды (полимерлер мен минералдар) дайындау үшін дамыған салыстырмалы түрде қарапайым әдістердің және әртүрлі механизмдер арқылы олардың ұзақ мерзімді реттілігін қалыптастыру және сақтаудың нәтижесінде пайда болды.
A colloidal crystal is a highly ordered array of particles that can be formed over a very long range (typically on the order of a few millimeters to one centimeter) and that appear analogous to their atomic or molecular counterparts. One of the finest natural examples of this ordering phenomenon can be found in precious opal, in which brilliant regions of pure spectral color result from close packed domains of amorphous colloidal spheres of silicon dioxide (or silica, SiO2). These spherical particles precipitate in highly siliceous pools in Australia and elsewhere, and form these highly ordered arrays after years of sedimentation and compression under hydrostatic and gravitational forces. The periodic arrays of submicrometre spherical particles provide similar arrays of interstitial voids, which act as a natural diffraction grating for visible light waves, particularly when the interstitial spacing is of the same order of magnitude as the incident lightwave. Thus, it has been known for many years that, due to repulsive Coulombic interactions, electrically charged macromolecules in an aqueous environment can exhibit long range crystal like correlations with interparticle separation distances, often being considerably greater than the individual particle diameter. In all of these cases in nature, the same brilliant iridescence (or play of colors) can be attributed to the diffraction and constructive interference of visible lightwaves that satisfy Bragg’s law, in a matter analogous to the scattering of X rays in crystalline solids. The large number of experiments exploring the physics and chemistry of these so called "colloidal crystals" has emerged as a result of the relatively simple methods that have evolved in the last 20 years for preparing synthetic monodisperse colloids (both polymer and mineral) and, through various mechanisms, implementing and preserving their long range order formation.
Биологияда
Коллоидты фазаның бөлінуі – жасушалардың цитоплазмасы мен ядросын биомолекулалық конденсаттарға ұйымдастырудың маңызды принципі, бұл липидтік қос қабатты мембраналар арқылы бөлуге, яғни сұйық кристалдың бір түріне тең деңгейде маңызды. Биомолекулалық конденсат термині жасуша ішінде сұйық-сұйық немесе сұйық-қатты фазалық бөліну арқылы пайда болатын макромолекулалардың кластерлерін сипаттау үшін қолданылады. Макромолекулалық тығыздық коллоидты фазаның бөлінуін және биомолекулалық конденсаттардың қалыптасуын күшейтеді.
Colloidal phase separation is an important organising principle for compartmentalisation of both the cytoplasm and nucleus of cells into biomolecular condensates—similar in importance to compartmentalisation via lipid bilayer membranes, a type of liquid crystal. The term biomolecular condensate has been used to refer to clusters of macromolecules that arise via liquid liquid or liquid solid phase separation within cells. Macromolecular crowding strongly enhances colloidal phase separation and formation of biomolecular condensates.
Интравеноздық терапия
Интравендік терапияда қолданылатын коллоидты ерітінділер көлемді кеңейтушілердің маңызды тобына жатады және оларды интравендік сұйықтықты алмастыру үшін пайдалануға болады. Коллоидтар қандағы жоғары коллоидты-осмостық қысымды сақтайды, сондықтан теория бойынша олар негізінен қан тамырлары ішіндегі көлемді арттыруға тиіс, ал кристаллоидтар деп аталатын көлемді кеңейтушілердің басқа түрлері интерстициалдық және жасуша ішіндегі көлемді де арттырады. Дегенмен, осы айырмашылықтың тиімділікке қаншалықты әсер ететіні әлі де даулы мәселе. Тағы бір айырмашылық – кристаллоидтар, әдетте, коллоидтардан әлдеқайда арзан.
Colloid solutions used in intravenous therapy belong to a major group of volume expanders, and can be used for intravenous fluid replacement. Colloids preserve a high colloid osmotic pressure in the blood, and therefore, they should theoretically preferentially increase the intravascular volume, whereas other types of volume expanders called crystalloids also increase the interstitial volume and intracellular volume. However, there is still controversy to the actual difference in efficacy by this difference, Another difference is that crystalloids generally are much cheaper than colloids.