Конденсационные методы получения дисперсионных систем.

1. Физическая конденсация – конденсация молекул одного вещества (будущей дисперсной фазы) в другой (будущей дисперсной среде). Практически это может быть осуществлено различными путями, например, пропусканием паров одного вещества в другое. Одним из примеров физической конденсации может быть метод заменены растворителя: молекулярный раствор какого-либо вещества постепенно, при перемешивании прибавляют к жидкости, в которой это вещество нерастворимо. При этом происходит конденсация молекул и образование коллоидных частиц.

2. Химическая конденсация – получение коллоидных систем с помощью химических реакций. Коллоидные растворы могут быть получены с помощью реакций различных типов: ионного обмена, окислительно- восстановительных, гидролиза и т.д. Наиболее распространены методы, при которых образуется малорастворимое вещество в среде, которая в дальнейшем называется дисперсионной.

При получении коллоидных растворов необходимо вести реакцию в разбавленном растворе, чтобы скорость роста кристаллических частиц была невелика, тогда частицы получаются мелкие (10^-7-10^-9м) и системе будет обеспечена седиментационная устойчивость. Кроме того, одно из реагирующих веществ должно быть взято в избытке. Это обеспечит образование на поверхности двойного электрического слоя основного фактора агрегативной устойчивости.

Коагуляция дисперсных систем

Лиофобные дисперсные системы термодинамически неустойчивы, что обусловлено избытком поверхностной энергии, поэтому частицы дисперсной фазы склонны к коагуляции (коалесценции - для эмульсий и аэрозолей), т.е. самопроизвольному процессу укрупнения дисперсных частиц вследствие их слипания (потеря агрегативной устойчивости).

Характерным признаком начала коагуляции является выпадение осадка дисперсной фазы или резкое увеличение светорассеяния (характерно для высокодисперсных систем).

Факторы, вызывающие коагуляцию золей, можно разделить на физические и химические. К физическим методам относятся перемешивание, механическая вибрация, воздействие ультразвука, электрического или магнитного поля, изменение температуры, различные виды излучения. Основным химическим методом воздействия является прибавление электролитов. Для реальных дисперсных систем характерно влияние на их стабильность нескольких факторов одновременно.

Введение в систему электролитов вызывает электролитическую коагуляцию коллоидных систем вследствие:

- нейтрализации поверхностного потенциала частиц (коагулянтами являются ионы с противоположным знаком, и чем больше заряд иона, тем выше его коагулирующая способность).

- сжатия диффузной части двойного электрического слоя.

Правило Гарди (правило знака заряда) (1909 г.): коагулирующей способностью обладают ионы с противоположным знаком заряда по отношению к заряду дисперсной частицы.

Порог коагуляции - минимальное количество электролита вызывающего начало коагуляции.

Пример: порог коагуляции для некоторых электролитов, вызывающих коагуляцию отрицательно заряженного золя As₂S₃:

Таблица 1.

электролит	LiCl	NaCl	MgCl2	BaCl2	AlCl3
Концентрация ммоль/л	58	51	0,71	0,69	0,09

Правило Шульце (1882 г.) – порог коагуляции резко уменьшается при увеличении степени окисления коагулирующих ионов (таблица 1), порог коагуляции двухвалентных катионов (Mg²⁺ , Ca²⁺) в несколько десятков раз ниже, чем для одновалентных; для трехвалентных катионов порог коагуляции ниже в сотни раз по отношению к одновалентным ионам. То же правило относится и к анионам, вызывающим коагуляцию.

Правило размеров коагулирующих ионов – при одинаковой валентности коагулирующая способность увеличивается с увеличением их атомного радиуса.