3. Методы получения и очищения коллоидных систем.

Коллоидные частицы – это скопления отдельных атомов или ионов в виде агрегатов определенного размера. Такие агрегаты могут образовываться двумя путями: объединением атомов или ионов в коллоидные частицы или раздроблением крупных масс веществ до размера коллоидных частиц. В соответствии с этим различают две группы методов: конденсационные и диспергационные. В свою очередь они делятся на физические и химические методы получения коллоидных систем.

Физическая конденсация производится способами замены растворителя и конденсации паров. Химическая конденсация осуществляется путем перенасыщения раствора труднорастворимым веществом, в момент его образования в ходе различных химических реакции, таких как окисления, восстановления, гидролиза, двойного ионного обмена (примеры см. в лаб.ж.).

Физическое диспергирование достигается размалыванием вещества в

специальных коллоидных мельницах или под воздействием ультразвука. Так получают различные химические продукты, краски, строительные материалы (цемент), некоторые лекарственные препараты, пищевые продукты (кофе, какао, муку). Химическое диспергирование или пептизация состоит в переводе вещества из рыхлого аморфного осадка в коллоидный раствор, под действием пептизаторов. Петизаторами являются различные химические соединения, обычно это электролиты, которые вступают в химическое взаимодействие с веществом осадка с образованием продукта реакции, ионы которого могут адсорбироваться на агрегаты вещества, находящегося в осадке, и придавать им при этом одноименный заряд. После возникновения заряда, частицы вещества взаимно отталкиваются и переходят в раствор. Примером пептизации может быть образование коллоидного раствора гидроокиси железа в ходе реакции хлорного железа с раствором аммиака и при воздействии на осадок гидрата окиси железа пептизатора – НС1:

FeC1₃ + NH₄OH = Fe(OH)₃

Fe(OH)₃+ НС1=FeOC1 + 2Н₂О

FeOC1 → FeO⁺ + C1^-

При получении коллоидных растворов необходимо выполнять следующие условия: 1) необходимо подобрать адекватный метод, позволяющий получать частицы определенного размера; 2) в момент образования коллоидных систем частицы дисперсной фазы не должны растворяться в дисперсионной среде; 3) в растворе должны присутствовать стабилизаторы, сообщающие устойчивость коллоидной системе. Такими стабилизаторами для лиофобных коллоидных растворов могут выступать различные электролиты, которые способствуют появлению одноименного заряда на коллоидных частицах.

Полученные коллоидные системы, как правило, приходиться очищать от примесей низкомолекулярных соединений, которые с течением времени могут способствовать их разрушению. Для этого используют диализ, электродиализ и ультрафильтрацию. При диализе полученный коллоидный раствор помещают в мешочек из полупроницаемой мембраны (обычного для этого используют целлофан) и погружают его в чистый растворитель (см. лаб. работу). Коллоидные частицы в виду большого размера не могут проникнуть через отверстия мембраны, а небольшие молекулы и ионы низкомолекулярных веществ свободно через них выходят в окружающий растворитель вследствие процесса диффузии. В случае электролитов процесс диализа может быть ускорен, если этот мешочек поместить между двумя электродами, на которые подается напряжение. Ионы устремляются к электродам с большей скоростью, чем при обычной диффузии и этот способ, поэтому назвали электродиализом. Диализ применяется и в медицинской практике в аппаратах искусственной почки для освобождения крови больных от токсичных продуктов обмена – мочевины, аммиака и других низкомолекулярных соединений.

Ультрафильтрация это фильтрация коллоидного раствора через специальные фильтры с очень малым размером отверстий. К ним относятся асбестовые фильтры Зейца и фильтры из керамики. Через отверстия этих фильтров могут проходить только молекулы или ионы, а коллоидные частицы задерживаются на их поверхностях. Вследствие малых размеров отверстий фильтрация коллоидного раствора происходит только при повышении давления над раствором или создания разряжения под ним. Это метод широко используется как в пищевой промышленности, так и в медицинской практике для стерилизации продуктов питания и лекарственных препаратов.