Материал: 1_metodichka_po_khimii

поэтому их получают либо дроблением крупных частиц (диспергировани-

ем), либо ассоциацией (объединением) молекул или ионов в агрегаты

(конденсацией). При получении коллоидных систем необходимо соблю-

дать условия:

-вещество дисперсной фазы должно быть нерастворимо в дисперси-

онной среде;

малая концентрация частиц дисперсной фазы;

наличие стабилизатора.

К диспергационным методам относят:

механическое диспергирование (растирание, дробление) при котором используются:

- шаровые мельницы (для измельчения тонкодисперсных порошков) и

коллоидные мельницы позволяющие получать наибольшую степень дис-

персности твердого вещества (коллоидную степень дисперсности);

- ультразвуковое диспергирование, основанное на прохождении уль-

тразвуковой волны (частота 105 – 106 Гц) через грубосперсную систему и приводящие к кавитации.

Кавитация (cavitas – лат. - пустота) – образование в жидкости пу-

зырьков с последующим их захлопыванием, приводящее к разрушению

(измельчению) грубодисперсной системы.

Ультразвуковым диспергированием получают коллоидные растворы смол, красителей, серы, крахмала, лекарственных веществ и др. Преиму-

щество метода в возможности получения стерильных лекарственных форм.

самопроизвольное диспергирование происходит при достаточно сильном взаимодействии между веществом дисперсной фазы и средой, что приводит к образованию лиофильных коллоидных систем (золи парафина

вуглеводородах, водные растворы углеводородов с большим содержанием ПАВ (до 40%).

К конденсационным методам относят:

физическую конденсацию:

166

а) конденсация из пара (образование облаков, тумана)

б) метод замены растворителя, в котором образование новой фазы про-

исходит в результате замены «хорошего» растворителя на «плохой», в ко-

тором вещество не растворимо. Необходимым условием этого метода яв-

ляется полная смешиваемость «плохого» и «хорошего» растворителя.

химическую конденсацию, основанную на проведении в растворе химических реакций, сопровождающихся образованием нерастворимых или труднорастворимых веществ. При этом стабилизатором обычно слу-

жит электролит, взятый в избытке, или образующийся в результате побоч-

ной химической реакции.

К комбинированным методам, сочетающим в себе и диспергирова-

ние и конденсацию относят:

электрические методы, применяемые для получения золей металлов

(золота, серебра, платины и др.):

а) дуговой метод (метод Бредига), основан на испарении металла элек-

трода в электрической дуге (постоянный ток силой 5-10 А) в водной среде в присутствии стабилизатора с последующей конденсацией паров в колло-

идные частицы;

б) искровой метод (метод Сведберга) основан на использовании пере-

менного тока высокой частоты путем погружения электродов в металличе-

ский порошок, лежащий в органической дисперсионной среде. Применяет-

ся для получения органозолей металлов.

пептизация – распад агрегатов частиц в дисперсных системах с обра-

зованием коллоидных растворов. Используется в случае перевода свеже-

приготовленных рыхлых (аморфных) осадков в золь.

Различают несколько видов пептизации:

а) адсорбционная пептизация, (непосредственная) происходящая при физической адсорбции электролита, один из ионов которого способен до-

страивать кристаллическую решетку дисперсной фазы;

б) пептизация под действием ПАВ, способных адсорбироваться на ча-

167

стицах, придавать им заряд или образовывать сольватную оболочку,

ослабляющую связь между частицами;

в) пептизация при отмывании осадка происходит при удалении из него электролита, вызывающего коагуляцию (объединение частиц осадка);

г) химическая (диссолюционная, посредственная) пептизация происхо-

дит с образованием золя при взаимодействии реагента с осадком и с обра-

зованием электролита (стабилизатора, пептизатора) придающего устойчи-

вость золю;

д) пептизация при воздействии ультразвуковой волны, происходящая с высокой скоростью диспергирования.

Строение мицеллы лиофобных золей.

Элементарная коллоидная частица – мицелла – содержит нерастворимое в данной дисперсионной среде ядро, состоящее из диспергированного твердого вещества (агрегата) с адсорбированными ионами (потенциало-

пределяющими ионами – ПОИ). По правилу Панета – Фаянса «на поверх-

ности твердого вещества адсорбируются ионы, способные достраивать его кристаллическую решетку, т.е. ионы, имеющие общую атомную группи-

ровку с агрегатом». Эти ионы и придают поверхности ядра электрический заряд. После возникновения заряда ядро притягивает из раствора ионы с противоположным знаком (противоионы), образуется двойной электриче-

ский слой. Часть противоионов прочно притягивается к ядру, образуя ад-

сорбционный слой противоионов. Ядро вместе с адсорбционным слоем называется частицей или гранулой. Гранула характеризуется двойным электрическим слоем, который образуется из потенциалопределяющих ионов и противоионов. Противоионы,, которые находятся вне гранулы, об-

разуют диффузный слой противоионов.

Схема строения мицеллы (рис. 6.7).

Пример: золь иодида серебра, полученного по реакции взаимодействия

АgNO3 и KI при избытке KI.

АgNO3 + KI → АgI- + КNO3

168

(3) As2S3 - всего 3,4×10-3кПа.

Оптические свойства. Специфическим свойством коллоидных рас-

творов является их способность рассеивать свет. Это обусловлено гетеро-

генностью коллоидных систем и размерами коллоидных частиц.

Грубодисперсные системы, размеры частиц в которых (r > > 10-6 м)

значительно превышают длины волн видимого света ( = (3,6-7,6)×10-7 м),

отражают свет и поэтому выглядят мутными. В истинных растворах низ-

комолекулярных веществ молекулы и ионы имеют размеры 10-10-10-9 м, что значительно меньше длин волн видимого света, поэтому они пропускают свет и являются прозрачными.

Если размеры коллоидных частиц (r = 10-7-10-6 м) соизмеримы с дли-

нами волн видимого света, то такие коллоидные растворы рассеивают свет вследствие явления дифракции. Рассеяние света можно наблюдать при бо-

ковом освещении коллоидного раствора: в случае точечного источника света - в виде светящегося конуса (эффект Тиндаля), а при обычном бо-

ковом освещении - в виде голубоватой опалесценции раствора. Согласно закону Рэлея интенсивность рассеянного света I зависит от интенсивности

I0 и длины волны падающего света, объема частиц V и их концентрации с:

I = IoK

где К - константа, зависящая от соотношения коэффициентов преломления дисперсионной среды и дисперсной фазы.

Из этого выражения следует, что чем меньше длина волны падающе-

го излучения, тем больше будет рассеяние. Этим объясняется голубоватая опалесценция при боковом освещении коллоидных растворов. Красный свет имеет наибольшую длину волны (620-760 нм) в видимой части спек-

тра и рассеивается в меньшей степени. Поэтому запрещающие сигналы имеют красный цвет. Рассеянный солнечный свет, который образуется из-

за аэрозольных частиц в атмосфере, имеет голубую окраску и создает го-

лубой цвет неба. На способности золей рассеивать свет основаны такие

170