Einteilung von Losungen nach ihrem Dispersionsgrad – Kolloide

Sehr viele chemische Reaktionen laufen in Losung ab. Das wichtigste Losungsmittel, ins – besondere was die Reaktionen der Baustoffe betrifft, ist das Wasser. Deshalb wollen wir uns im Weiteren ausschlieBlich mit wassrigen Losungen befassen.

Bei der Auflosung eines Salzes in Wasser erhalt man eine (echte) Losung. Echte Losun­gen sind homogene Mischungen, die aus wenigstens zwei Komponenten bestehen. Die hinsichtlich ihres Anteils uberwiegende Komponente wird als Losungsmittel bezeichnet, die ubrigen Komponenten sind die im Losungsmittel verteilten Stoffe. Die Verteilung des gelosten Stoffes im Losungsmittelvolumen erfolgt durch die Warmebewegung der Teil – chen.

Mitunter wird in der neueren Fachliteratur anstelle des Begriffes Losungsmittel der Begriff Losemittel verwendet. Im Rahmen des vorliegenden Buches wird an der traditionellen Ausdrucksweise Losungsmittel festgehalten.

In einer allgemeineren Betrachtungsweise ist die Losung ein Sonderfall einer Dispersion. Unter einer Dispersion (lat. dispersio Zerteilung) versteht man ein aus mindestens zwei Phasen bestehendes System (<disperses System), bei dem die eine Phase {disperse oder dispergierte Phase) in einer zweiten Phase, dem Dispersionsmittel, verteilt ist. Echte Lo­sungen sind molekulare Dispersionen. Sie sind durch eine molekulardisperse Verteilung eines Stoffes in einem anderen (meist H20) charakterisiert. Dispergierte Substanz und Dis­persionsmittel konnen, wie die unten angefuhrten Beispiele zeigen, in verschiedenen Ag – gregatzustanden vorliegen.

Die TeilchengroBe des dispergierten Stoffes ist fur die Eigenschaft einer Dispersion von zentraler Bedeutung. Den Grad der Zerteilung bezeichnet man als den Dispersionsgrad. Je kleiner die Zerteilung des Stoffes, umso hoher ist der Dispersionsgrad. Nach der Teilchen­groBe der dispersen Phase unterscheidet man grobdisperse, molekular – oder iondisperse (feindisperse) und kolloiddisperse Systeme.

Grobdisperse Systeme:

TeilchengroBe > КГ7 m, Zahl der Atome im dispergierten Teilchen > 109; dispergierte Teilchen sind deutlich groBer als die des Dispersionsmittels Wasser.

Ein grobdisperses System erscheint dem Auge nicht mehr als klare, sondem als triibe Lo­sung (Suspension, Aufschlammung). Die Teilchen grobdisperser Systeme konnen durch Absetzen oder Filtration vom Dispersionsmittel abgetrennt werden (z. B. Filtration einer Aufschlammung von fein zermahlenem Sand in Wasser).

Beispiele fur Fest-Flussig-Dispersionen sind Sand/Ton in Wasser (Schlamm) und die Dis – persionsfarben.

Die grobdisperse Verteilung einer Fliissigkeit in einer zweiten nennt man Emulsion. Bei­spiele fur natiirliche Emulsionen sind Milch und Kautschuk. Rauch (feste Teilchen in Luft) und Schaum (Luftblasen in einer Fliissigkeit) sind weitere Beispiele fur grobdisperse Systeme. Die grobdispersen Systeme gehoren zu den heterogenen Mischungen (Tab. 1.1).

Molekular – oder iondisperse Systeme (echte Losungen):

TeilchengroBe < 10~9 m, Zahl der Atome im dispergierten Teilchen 103… 2; molekular­disperse Systeme erscheinen sowohl dem bloBen als auch dem,,bewaffneten“ Auge (Linse, Mikroskop) als vollkommen klare Fliissigkeiten. Durch Filtration ist keine Trennung mog – lich. Molekular – oder iondisperse Systeme gehoren zu den homogenen Mischungen (Tab. 1.1). Beispiele: Kochsalz oder Traubenzucker in Wasser.

Kolloiddisperse Systeme (Kolloide, kolloide oder kolloidale Losungen, Sole):

TeilchengroBe 10"9…10"7 m, damit nehmen die Kolloide eine Zwischenstellung zwischen einer homogenen (einphasigen) und einer heterogenen, aus mehreren Phasen bestehenden Mischung ein. Kolloidteilchen enthalten 103…109 Atome.

Bei den kolloiden Teilchen dominieren die Oberflacheneigenschaften die Festkorpereigen – schaften. Teilt man z. B. 1 g Sand in kugelformige Partikel von 1 mm Durchmesser auf, so ergibt sich eine Gesamtoberflache von 30 cm2. Dagegen besitzt dieselbe Menge Sand bei einer Aufteilung in 10 nm groBe Teilchen (kolloide Dimension!) eine Gesamtoberflache von 30 m2. Wie im Weiteren gezeigt wird, spielen Reaktionen an Oberflachen kolloider Teilchen eine wichtige Rolle.

Nach der Bindungsart zwischen den Atomen konnen Kolloide wie folgt unterteilt werden (Staudinger, in [ОС 1]):