Химическая конденсация

Методы получения коллоидных систем.

Имеются два возможных пути получения коллоидных растворов. Один путь состоит в укрупнении частиц при агрегации молекул или ионов – такой метод называют конденсационным. Второй путь заключается в измельчении крупных частиц до коллоидной дисперсности, его осуществляют методом диспергирования.

При получении коллоидов в системе обязательно должны присутствовать вещества (стабилизаторы), образующие защитные оболочки вокруг частиц и препятствующие их слипанию, то есть коагуляции и выпадению в осадок (седиментации). Это электролиты, ПАВ, белковые соединения и т. п.

Метод конденсации.

Конденсационные методы - это способы получения коллоидных растворов путем объединения (конденсации) молекул и ионов в агрегаты коллоидных размеров. Система из гомогенной превращается в гетерогенную, т.е. эти методы сопровождаются возникновением новой фазы - дисперсной фазы. Обязательным условием является пересыщенность исходной системы.

Конденсация может протекать и как химический, и как физический процесс. В обоих случаях метод конденсации основан на образовании в гомогенной среде новой фазы, имеющей коллоидную дисперсность.

1. Получение коллоидного раствора возможно в результате химических реакций в которых образуются труднорастворимые вещества (гидролиз, окисление, восстановление, реакции двойного обмена и т. п.),. Стабилизатором обычно служит одно из реагирующих веществ. Чтобы образовался коллоидный раствор, а не выпал осадок, нужно, чтобы скорость образования зародышей была больше, чем скорость их роста. Это достигается путем вливания небольшого количества концентрированного раствора одного компонента в очень разбавленный раствор другого компонента при тщательном перемешивании.

Вещество, образующее дисперсную фазу, появляется в системе в результате химической реакции. Чтобы в результате химической реакции образовался коллоидный раствор, а не истинный раствор или осадок, необходимо соблюдение, по крайней мере, трех условий:

1) Чтобы вещество дисперсной фазы было нерастворимо в дисперсионной среде.

2) Чтобы скорость образования зародышей кристаллов дисперсной фазы была гораздо больше, чем скорость роста кристаллов.

Практически это условие выполняется, когда концентрированный раствор одного компонента вливается в сильно разбавленный раствор другого компонента при интенсивном перемешивании.

3) Чтобы одно из исходных веществ было взято в избытке, именно оно одновременно является и стабилизатором.

Методы химической конденсации очень разнообразны, в принципе любая химическая реакция, приводящая к образованию новой фазы, может быть источником получения коллоидного раствора.

2.

Реакция гидролиза

;

Степень гидролиза возрастает с повышением температуры и с увеличением разведения. Возможна следующая схема строения мицелл коллоидного раствора:

.

Реакция двойного обмена

.

При проведении реакции в присутствии избытка нитрата бария мицелла коллоидного раствора будет иметь строение:

.

Так, красный золь золота получают восстановлением натриевой соли золотой кислоты формальдегидом:

NaAuO₂ + HCOH + Na₂CO₃ ––> Au + HCOONa + H₂O

Строение мицеллы данного золя можно представить следующей схемой:

{[Au]_m· n AuO₂^–· (n-x) Na⁺}^x– · xNa⁺

Аналогичным образом получают золь серебра из разбавленных растворов нитрата серебра. Золь серы может быть получен окислением сероводорода кислородом в водном растворе, действием на сероводород сернистого газа либо разложением тиосерной кислоты:

H₂S + O₂ ––> S + H₂O

H₂S + SO₂ ––> S + H₂O

H₂S₂O₃ ––> H₂O + SO₂ + S

Строение золя серы можно представить схемой:

{[S]_m · n HS^– · (n-x) H⁺}^x– · x H⁺

Золи могут быть получены также в результате реакций ионного обмена, в результате которых выделяется нерастворимая соль, образующая при определенных условиях коллоидный раствор; так получают, например, золь иодида серебра.

Процесс гидролиза различных солей может приводить к образованию коллоидных растворов нерастворимых гидроксидов или кислот; так получают, например, золь гидроксида железа(III), имеющий следующее строение:

{[Fe(OH)₃]_m n FeO⁺ · (n–x)Cl^–}^x+ x Cl^–

2. Получение коллоидного раствора методом замены растворителя. Этот метод относится к физической конденсации. Он основан на том, что раствор вещества понемногу прибавляют к жидкости, которая хорошо смешивается с растворителем, но в которой растворенное вещество настолько мало растворимо, что выделяется в виде высокодисперсной фазы.

3. Получение коллоидного раствора при помощи конденсации паров. При понижении температуры пар становится пересыщенным и частично конденсируется, образуя дисперсную фазу. Например, при конденсации водяных паров из атмосферы в воздухе образуются туман и облака. Стойкие коллоидные растворы могут образовываться при пропускании паров какого–либо простого вещества в жидкость в результате конденсации.

Метод диспергирования.

Методы измельчения крупных образований до коллоидного состояния подразделяются на механические, физические и физико–химические.

Дата добавления: 2014-01-05