Способы получения коллоидных систем

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ

Основные понятия коллоидной химии

Коллоидная химия изучает двух- или многофазные системы, в
которых хотя бы одна из фаз находится в высокодисперсном
состоянии.

Коллоидными системами называют микрогетерогенные системы с предельно высокой дисперсностью (т. е. степенью развития по­верхности раздела), устойчивые к действию силы тяжести, в ко­торых частицы одного вещества равномерно распределены в другом веществе.

Распределенное вещество называется дисперсной фазой и представляет собой отдельные частицы вещества (фазовые частицы), распределенные во второй, непрерывной фазе. Вещество, в котором распределена дисперсная фаза, называется дисперсионной средой.

Размер частиц дисперсной фазы характеризуют степенью дисперсности

где - степень дисперсности;

- диаметр частиц, см.

Различают грубодисперсные системы или взвеси – суспензии,
эмульсии с размерами частиц дисперсной фазы более 100 наномет­ров (100 нм), и тонкодисперсные системы (собственно коллоидные
системы) с размерами частиц от 1 до 100 нм, т.е. 10^-7…10^{-5 см
или 10 …1000 .}

Гетерогенность коллоидных систем предусматривает наличие
фазовых частиц. Нижняя граница размера коллоидных частиц - 10
соответствует наличию фазовых частиц - агрегатов из нескольких
(5 …10) молекул. Численное значение верхней границы – 1000 (агрегаты из нескольких десятков или сотен молекул) определяется тем, что более крупные частицы оседают под действием силы
тяжести.

Типы дисперсных систем

В зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды различают следующие типы дисперсных систем (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Способы получения коллоидных систем

Для получения коллоидной системы необходимо наличие ве­щества дисперсной фазы в коллоидной степени дисперсности, т.е. в виде частичек размером от 1 до 100 нм, и распределить его в дисперсионной среде. Это можно осуществить только в том слу­чае, если вещество дисперсной фазы нерастворимо в дисперсион­ной среде.

Итак, нерастворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде является основным условием получения кол­лоидных систем (это не относится к высокомолекулярным вещест­вам, истинные растворы которых из-за большого размера макромо­лекул обладают признаками и свойствами коллоидных систем).

Существуют два метода получения коллоидных систем:

1) метод диспергирования (т.е. дробление более крупных
частиц до размеров менее 100 нм). Это возможно путем или ультразвукового диспергирования, или механического дробления, а
также электрического диспергирования под влиянием постоянного
или переменного электрического тока;

2) конденсационный метод (метод укрупнения) - соединение
атомов или молекул в агрегаты, размеры которых больше 1 нм, но меньше 100 нм. Для получения коллоидной системы этим методом чаще всего используют проходящую в растворе химическую реакцию, в результате которой образуется нерастворимое вещество. При этом задача сводится к тому, чтобы избежать образования слишком крупных частиц, выпадающих в осадок, и получить части­цы коллоидных размеров. Обычно это достигается проведением ре­акции при очень малых концентрациях реагирующих веществ, хотя иногда коллоидные системы получают и при очень больших кон­центрациях.

В конденсационном методе используются различные хими­ческие реакции: восстановления, окисления, обмена, гидролиза.

Например:

2 AuCl₃ + 3 CH₂O + 3 H₂O = 2 Au↓ + 3 HCOOH + 6 HCl,

2 H₂S + O₂ = 2 H₂O + 2 S↓,

AgNO₃ + КCl = AgCl ↓ + KNO₃,

FeCl₃ + 3 H₂O = Fe(OH)₃↓ + 3 HCl.

Все эти реакции можно провести таким образом, что выпадающие в осадок вещества останутся в коллоидной степени дисперсности.

К конденсационным методам относятся также методы, основанные на чисто физических процессах, например метод замены растворите­ля. При использовании этого метода образование коллоидной системы происходит, когда к раствору какого-либо вещества до­бавляют другую жидкость, которая является для этого вещества плохим растворителем и вместе с тем хорошо смешивается с исходным растворителем.

Поиск по сайту: