Конденсационные методы

Несмотря на широкое применение диспергационных методов, они не могут быть использованы для получения систем с высокой степенью дисперсности (ультрамикрогетерогенных). Такие системы с размерами частиц 10^-9 - 10^-7 м получают конденсационными методами.

Конденсационные методыполучения высокодисперсных систем предполагают образование новой фазы на поверхности зародышей, самопроизвольно возникающих в первоначально гомогенной системе в результате повышения концентрации вещества, нерастворимого в данной среде. Такое повышение концентрации приводит к пересыщению и переходу системы в метастабильное состояние. Пересыщение необходимо для роста зародышей, но в то же время оно не должно быть слишком большим, так как после достижения заданных размеров образующихся частиц рост должен прекратиться. Процессы адгезии и смачивания снижают энергию образования зародышей, и чем сильнее адгезия и смачивание, тем меньшее пересыщение необходимо для конденсации. Появление заряда на поверхности образующихся частиц в результате адсорбции ионов тоже приводит к снижению энергии образования зародышей. Кроме вышеупомянутых условий получения дисперсных систем, при конденсационных методах необходимо, чтобы соблюдалось ещё одно: скорость образования зародышей новой фазы должна превышать скорость роста кристаллов из них.

Конденсационные методы получения дисперсных систем в свою очередь подразделяются на две группы - физические и химические.

Физическая конденсация. Из процессов физической конденсации наиболее важны в практическом отношении конденсация из паров и замена растворителя. Наиболее наглядные примеры конденсации из паров - образование тумана и облаков в атмосфере и дыма при горении различных веществ. При изменении параметров системы, в частности, при понижении температуры давление пара компонента может стать выше равновесного давления его над жидкостью (или над твёрдым телом) и в газовой системе возникает новая конденсированная фаза. В результате система становится гетерогенной, - начинает образовываться туман или дым.

Метод замены растворителя применяется для получения дисперсных систем с жидкой средой. Как и предыдущий, он основан на таком изменении параметров системы, которое приводит к образованию новой фазы. В данном случае для этой цели изменяют состав среды. Так, если насыщенный спиртовый раствор серы влить в большой объём воды, то получающийся спиртоводный раствор оказывается по отношению к сере уже пересыщенным. Это приводит к агрегации её молекул с образованием коллоидных частиц дисперсной фазы коллоидных размеров.

Химическая конденсация. Химические методы тоже основаны на выделении новой фазы из пересыщенного раствора. При этом вещество, образующее дисперсную фазу, получается в результате химической реакции. Для получения коллоидных растворов можно использовать любые типы химических реакций – реакции обмена, замещения, гидролиза, окислительно-восстановительные и др. Необходимый баланс между скоростью возникновения зародышей и скоростью их роста достигается путём сливания разбавленных растворов компонентов при интенсивном перемешивании. Для регулирования свойств образующихся коллоидных растворов, например, для получения гидрозолей с заданным зарядом частиц, применяют различные приёмы, в том числе изменяют соотношение объёмов растворов реагентов.

Существенной особенностью коллоидных растворов, полученных методом химической реакции, является то, что стабилизатором их обычно служит электролит. Так, при реакции обмена между двумя электролитами, стабилизатором будет электролит, взятый в избытке. Возможны случаи, когда электролит-стабилизатор возникает в результате побочной химической реакции, гидролиза и т. п.

Дата добавления: 2014-01-04