Методы получения коллоидных растворов

Для того чтобы получить коллоидный раствор или золь, необходимо выполнить два условия:

1) создать в жидкости твердые или жидкие нерастворимые частицы коллоидной степени дисперсности;

2) обеспечить устойчивость этих частиц, предохранив их от слипания друг с другом (от коагуляции), т. е. стабилизировать систему.

Стабилизация коллоидных систем может производиться путем введения в систему нового компонента − стабилизатора, который адсорбируется на поверхности коллоидных частиц и придает частицам заряд или образует защитную оболочку. Часто стабилизатором служит избыток электролита, применяемый при получении коллоидной системы.

Коллоидные системы можно получить двумя способами: диспергированием и конденсационным методом. Диспергирование основано на получении из сплошного и крупного по размерам тела более мелких частиц дисперсной фазы. Диспергирование может быть самопроизвольным и несамопроизвольным.

Самопроизвольное диспергирование характерно для лиофильных систем.

Несамопроизвольное диспергирование бывает:

- механическое (коллоидные мельницы);

-физическое (диспергирование ультразвуком);

- физико-химическое (пептизация).

Виды механического диспергирования в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы:

-измельчение, истирание, раздавливание и т. д.;

- распыливание;

-барботаж

К физико-химическим методам получения коллоидных растворов относят пептизацию. Пептизацией называют переход свежеприготовленного осадка в раствор под действием пептизаторов (FeCl₃), образовавшихся при коагуляции осадков, частицы которых имеют коллоидный размер. Пептизация бывает двух видов:

· непосредственная;

· посредственная.

Непосредственной называется такая пептизация, при которой осадок и пептизатор имеют общий ион.

Например, осадок CuS можно пептизировать с помощью ионов меди или серы (Cu²⁺; S^{2 -}).

Посредственной называется такая пептизация, при которой осадок и пептизатор не имеют общих ионов, но взаимодействуют между собой химически, например, гидроксид алюминия – осадок, соляная кислота – пептизатор.

К конденсационным методам относятсяреакции обмена, окисления-восстановления, гидролиза. Конденсация связана с укрупнением частиц, в том числе и частиц молекулярных размеров, до частиц определенного класса дисперсных систем.

Конденсация − начальная стадия образования новой фазы из пересыщенного раствора, пара или переохлажденной жидкости. Пересыщение в растворе может быть достигнуто в результате химической реакции с образованием малорастворимого вещества, например, при образовании нерастворимых в воде солей (BaSO4, галогениды серебра). Коллоидные системы образуются при этом, если рост возникающих зародышей новой фазы тормозится уже на начальной стадии, например, при возникновении большого числа зародышей в единице объема с последующим резким падением пересыщения или при введении добавок адсорбирующихся веществ, замедляющих рост зародышей.

Метод ионного обмена:

,

,

.
Если соли взять в эквивалентных количествах, то образуется истинный раствор, содержащий осадок иодида серебра.

Если эту же реакцию провести при избытке KJ, то после протекания реакции в растворе остаются ионы калия и йода.

.

В данном случае протекают одновременно два процесса. Образуются молекулы трудно растворимого вещества, которые собираются вместе, готовые выпасть в осадок.

Одновременно молекулы AgJ адсорбируют на своей поверхности ионы йода. Ионы йода притягивают к себе ионы противоположного знака, т.е. ионы калия. Образуются так называемые мицеллы − частицы дисперсной фазы гидрофобного золя:

.

Рассмотрим образование гидрофобного золя на основе окислительно-восстановительной реакции методом окисления − восстановления:

_,

, 2

. 1

В данном случае ядром будет сера. Она имеет достаточно близкое химическое строение с анионом HS^-, чтобы адсорбировать его на своей поверхности:

.

При использовании метода гидролиза для приготовления коллоидных растворов следует получить частицы размером от 1 до 500 нм, подобрать дисперсионную среду, в которой не растворяется вещество частиц, и обеспечить устойчивость частиц. В качестве ве­щества коллоидных частиц в водных средах служат металлы, оксиды, гидроксиды, сульфиды и другие малорастворимые соединения метал­лов и неметаллов. Например, в результате гидролиза солей желе­за (III) получают его гидроксид:

.

Для повышения устойчивости коллоидов в раствор вводят стаби­лизаторы, например ПАВ, или ионы вещества, из которого состоит частица. В природе идут естественные процессы образования колло­идных растворов при взаимодействии воды с глиной, органическими, например гумусовыми, кислотами и другими веществами. Природные воды, особенно в периоды половодья, содержат заметное количество веществ в коллоидном состоянии.

Дата добавления: 2014-01-20