Методы получения коллоидных систем.

1) Диспергирование – раздробление грубых частиц вещества на более мелкие. Диспергирование можно проводить механическим измельчением, электрическим распылением или растворенным уже существующей дисперсной фазы. Дробление мокрого и с добавками посторонних веществ, так называют понизителей твердости всегда более эффективно, чем сухое. В настоящее время в качестве таких добавок применяют соли и щелочи (NaCl, CaCl₂, MgCl₂, NaOH, ПВА, мыла в щелочном растворе).

2) Конденсационные (происходит агрегация молекул или ионов в более крупные коллоидные частицы) - методы носят как физический, так и химический характер.

Физические методы основаны явлении конденсации паров или из раствора постепенно удаляют растворитель или заменяют его другим, в котором вещество дисперсной фазы нерастворимо.

Химические методы конденсации основаны на выполнении разнообразных реакций, в результате которых из перенасыщенного остается нерастворимое вещество.

Пример физической конденсации – конденсация водяных паров на поверхности твердых частиц, Поваренная соль растворима в этиловом спирте но не растворима в эфире. Если спиртовой раствор NaCl прибавлять к эфиру, то получиться светлый опалесцирующий золь.

К химическим методам относятся:

1) окислительно-восстановительный метод

2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O

получают коллоидное состояние серы.

2) методом гидролиза пользуются для получения золей гидроксидов металлов.

Например, золь гидрата оксида железа легко возникает, когда раствор хлорного железа приливают в кипящую воду.

3) Метод реакции обмена между ионами вещества связан с образованием малорастворимых соединений, которые в очень разбавленных растворах выделяются в коллоидном состоянии. При очень высоких и очень низких концентрациях реагирующих веществ получается высокодисперсные коллоидные системы. В первом случае это объясняется возникновением одновременного большого числа центров кристаллизации, что связанно с расходом всего реагирующего вещества. В случае низких концентраций весь возможный избыток вещества расходуется на возникновение сравнительно немногочисленных центров кристаллизации.

Строение коллоидной системы

Отдельные нейтральные частицы коллоидных систем называются мицеллами. Мицеллу можно охарактеризовать размерами, строением и свойствами, которые зависят от природы вещества, от метода получения коллоидного состава, от условий окружающей среды.

Рассмотрим, на примере йодистого серебра коллоидное состояние, которого получено реакцией обмена

AgNO₃ + KJ = AgJ + KNO₃

Заряженная коллоидная частичка называется гранулой, центральная часть её, состоящая из нейтральных кристалликов, называется ядром. Ядро будет адсорбировать на своей поверхности ионы согласно правилу Пескова-Фаянса:

1) на всякой твердой поверхности преимущественно будут адсорбироваться ионы, имеющие общую с данной поверхностью атомную группировку. Поэтому, например, на осадке AgJ будут адсорбироваться либо ионы Ag⁺ или ионы J^- , но нужно учитывать и те которые в избытке.

{ m [AgJ] ^. nJ^- (n-x)K⁺}^x- xK⁺

гранула

мицелла

Мицелла йодного серебра состоит из гранулы, заряженной отрицательно и диффузной зоны (xK⁺)

Отрицательный знак заряда гранулы определяется избыточным количеством адсорбированных йодид – ионов на поверхности ядра коллоидной частицы. Эти ионы получали название потенциал определяющих

{m[AgJ] nAg⁺(n-x)NO₃ } xNO^-₃ – если в избытке AgNO₃ то мицелла положительная.

Коагуляция

Коагуляция – это процесс слипания частиц в коллоидных системах с образованием более крупных агрегатов. Внешне коагуляция проявляется в получении золя, в изменении окраски золя, в выпадении твердой фазы в осадок. Причина коагуляции – прежде всего добавка электрона.

Минимальное количество любого электролита выражается в миллимолях (1ммоль = 10^-3 моль) которое вызывает коагуляцию 1 л определенного золя, называется порогом коагуляции.

Величина порога коагуляции зависит от природы и концентрации золя и от природы электролита.

Правила коагуляции можно сформулировать след. образом:

1) Коагуляцию вызывает ион, зараженный противоположно грануле золя.

2) Чем больше валентность коагулирующего иона, тем сильнее его коагулирующие действия (меньше порог коагуляции).

Явление коагуляции сложно и многообразно. На величину коагуляции влияет природа иона. Порог коагуляции зависит от скорости прибавления электролита, от интенсивности перемешивания.

При смешивании двух коллоидных растворов с противоположно заряженными гранулами наблюдается взаимная мицеллярная коагуляция. При коагуляции миофильных золей необходимо разрушить сольватную оболочку введением большого количества электролита или дегидратирующего вещества (спирт).

Пептизация – это процесс образования золей из гелей или рыхлых осадков при действии на них небольшого количества электролитов, в результате вещество из осадков переходит в коллоидный раствор. Электролиты и другие вещества, выполняющие эту функцию, называются пептизаторами.

Свежеосажденный и быстро промытый осадок гидроокиси железа переходит в коллоидный раствор красно – бурого цвета от добавления небольшого количества раствора FeCl₃ или HCl.