1.2. Получение коллоидных растворов

Благодаря тому, что коллоидные растворы по размеру частиц занимают промежуточное положение между грубодисперсными и молекулярно-дисперс­ными системами, их можно получить двумя принципиально различными путями:

- измельчением крупных частиц до коллоидной степени дисперсности (методы диспергирования);

• укрупнением частиц путем соединения (конденсации) атомов, молекул,

ионов в агрегаты коллоидной степени дисперсности (методы конденсации).

Как в тех, так и в других методах необходимы стабилизаторы – вещества, создающие защитные адсорбционные слои вокруг частиц. Их роль могут выполнять молекулы или ионы, являющиеся продуктами взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой, или специальные добавки электролитов и ПАВ.

Методы диспергирования

Они подразделяются на механические, физические и физико-химические.

Механическое диспергирование – один из основных способов образования коллоидных систем в природе: при приливно-отливных явлениях, прибоях океанов, морей, озер, движении ледников, замерзании и расширении воды, обвалах, выветриваниях под действием воды и углекислоты, эрозии почв и т.д. Искусственное механическое диспергирование заключается в механическом дроблении веществ в ступках, на дробилках, жерновах, мельницах разной конструкции. Для размола многих материалов наиболее эффективными оказались шаровые, вибро- и коллоидные¹ мельницы, работающие по принципу удара, трения или вибрации. На измельчение материала всегда затрачивают огромные внешние усилия. Их удается снизить за счет эффекта Ребиндера – адсорбционного понижения прочности материала.

Ультразвуковое и электрическое диспергирование – примеры использования физических методов диспергирования.

Ультразвуковым диспергированием получают высокодисперсные эмульсии и суспензии. Так можно приготовить коллоидные растворы с частицами гипса, графита, серы, некоторых металлов, гидратов оксидов металлов, красителей и др. веществ. Кроме того, при действии ультразвука на коллоидные растворы, эмульсии, суспензии происходит их стерилизация, а при определенных условиях – коагуляция.

Электрическим диспергированием получают коллоидные растворы многих металлов (Ag, Au, Pt и др.)². С этой целью электроды, сделанные из соответствующих металлов, помещают в жидкую среду, содержащую подходящий стабилизатор, и сближают их до возникновения электрической дуги, пропуская ток 5-10 А при напряжении на электродах 100 В (рис. 1.1). Под влиянием дуги происходят испарение частиц металла и конденсация паров в жидкость с образованием золя.

Рис. 1.1. Схема метода Бредига получения золей металлов электрическим

диспергированием: 1 – амперметр; 2 – реостат; 3 – электроды

Физико-химическое диспергирование или пептизация – перевод свежего осадка (коагеля) в золь путем обработки его пептизаторами (растворами электролита, ПАВ или растворителем). Под «свежим» осадком понимают осадок рыхлой структуры, между частицами которого имеются прослойки дисперсионной среды, независимо от продолжительности его существования. Слежавшийся осадок со слипшимися частицами не поддается пептизации. Фактически пептизация – это не диспергирование, а дезагрегация имеющихся частиц.

Различают три разновидности пептизации: адсорбционную, диссолюционную (или химическую) и промывание осадка растворителем (дисперсионной средой). Выбор разновидности пептизации определяется условиями получения и свойствами осадка. Во всех случаях результатом пептизации должно быть разобщение частиц и распределение их по всему объему дисперсионной среды.