Коллоидные растворы

Образование коллоидных растворов может проис­ходить при осаждении и растворении осадков и в ходе некоторых других химико-аналитических процессов. В коллоидных систе­мах растворенное вещество находится в виде частиц размером 10^-7...10^-5 см, что намного превышает размеры обычных ионов и молекул в истинном растворе, но значительно меньше, чем размеры частиц, выпадающих в осадок. В связи с такими разме­рами частиц вещество в коллоидном состоянии имеет развитую поверхность, способную адсорбировать большое число ионов, и адсорбированные ионы в значительной степени определяют свой­ства коллоидных растворов и их особенности.

С химико-анали­тической точки зрения важно отметить, что частицы коллоидного раствора проходят через обычные фильтры, применяемые в ана­литической химии, и не выпадают в осадок даже при длительном хранении. В проходящем свете коллоидные растворы прозрачны и лишь при боковом освещении можно заметить, что они мут­ные.

Это явление называют эффектом Тиндаля. Обна­ружение эффекта Тиндаля является обычным экспериментальным доказательством существования коллоидного раствора.

Основной причиной устойчивости коллоидных систем явля­ется наличие электрического заряда на поверхности коллоидных частиц, который появляется в результате адсорбции ионов. Ад­сорбция ионов при образовании коллоидной частицы происходит по тем же закономерностям, которые наблюдаются при адсорб­ции ионов на осадках, т. е. преимущественно адсорбируются ионы, входящие в состав частицы и находящиеся в растворе в избытке. Таким образом, коллоидная частица состоит из ядра, обра­зованного малорастворимым соединением, которое окружено двойным электрическим слоем ионов. Электро­нейтральная в целом частица называется мицеллой. В хи­мической формуле мицеллы состав ядра обычно заключают в квадратные скобки, а состав ядра вместе с адсорбционным слоем — в фигурные. Например, состав мицеллы хлорида серебра может быть выражен химиче­ской формулой:

Коллоидные растворы подразделяют на гидрофобные (в неводных растворах лиофобные) и гидрофильные (в не­водных растворах лиофильные).

Гидрофобные частицы имеют малое сродство к воде, вязкость их невелика. К их числу отно­сятся коллоиды иодида серебра, сульфида мышьяка (III) и мно­гие другие.

Гидрофильные коллоиды в значительной степени гидратированы, а после высушивания их твердые остатки гигроско­пичны. Такими свойствами обладают, например, кремниевая кис­лота и некоторые другие сильно гидратированные оксиды.

Устой­чивость гидрофильных коллоидов выше, чем гидрофобных. Важ­ным свойством гидрофильных коллоидов является их защит­ное действие на гидрофобные частицы. Введение лиофильных веществ, таких, например, как желатина, повышает устойчи­вость гидрофобных коллоидов, имеющих такой же заряд.

При введении в коллоидный раствор электролитов происхо­дит сжатие диффузного слоя и даже его разрушение, в резуль­тате чего силы отталкивания между частицами уменьшаются, частицы слипаются и выпадают в осадок — происходит коагу­ляция коллоидного раствора. Чем выше заряд противоиона во введенном электролите, тем при меньшей концентрации наблю­дается эффект коагуляции (правило Шульце — Гарди).

Гидрофильные коллоиды коагулируют только при значительных концентрациях электролита. Коагуляции коллоидов способствует также повышение температуры раствора. Таким образом, для разрушения коллоидного раствора и его коагуляции необходимо нагревание и введение электролита.

Промывание водой вызывает удаление коагулирующего элект­ролита, что может восстановить условия устойчивого существо­вания коллоида и перевести осадок в состояние коллоидного раствора. Этот процесс называют пептизацией осадка. Чтобы не допустить пептизации осадка, для промывания обычно применяют не просто воду, а промывную жидкость, содержащую электролит. Очень часто в качестве промывной жидкости исполь­зуют соли аммония, поскольку они удаляются при прокаливании и не вызывают загрязнения осадка.

Дата добавления: 2014-01-05