8. Коллоидные растворы.

8.1.Коллоидные растворы – гетерогенные системы, состоящие из двух фаз, между которыми имеется поверхность раздела, самопроизвольно не возникают, требуют затраты энергии.

Дисперсные системы.

Дисперсная система – это система, в которой одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества.

Дисперсная фаза (Дф) это мелкораздробленное вещество.

Дисперсная среда (Дс) это вещество, в котором распределена дисперсная фаза.

Классификация дисперсных систем

Грубодисперсная система

Коллоидные системы

Истинные растворы

Золи

коллоидные растворы

Гели

коллоидные осадки

Аэрозоли – это дисперсные системы с газообразной ДС

Туманы – аэрозоли с жидкой ДФ (г-ж)

Пыль – дым – аэрозоли с твердой ДФ (г-г)

Суспензии

Дф-тверд.

ДС-жид.

Эмульсии

Дф-ж-кость

ДС-ж-кость

Коллоидные растворы образуют систему, в которой вещество называется дисперсной фазой, а среда (растворитель) – дисперсной средой.

Существуют два способа получения коллоидных растворов:

Дисперсионный – метод дробления крупных частиц на мелкие.

Конденсационный (химический) – метод укрупнения частиц.

Способ называется химическим, так как в основе его лежат химические реакции: гидролиза, обмена, окислительно-восстановительные, пептизации.

8.2.Пример: Золь иодида серебра получают реакцией обмена между нитратом серебра и иодидом калия: AgNO₃+KJ®AgJ¯+KNO₃.

По названию золя судят о составе ядра. Ядро образовано молекулами малодиссоциированного соединения AgJ. Поверхность ядра сорбирует частицы, по химической природе близкие к ядру и в реакции взятые в избытке.

Например, в избытке AgNO_3, ядро адсорбирует ионы Ag⁺. Ионы противоположного знака, это ионы NO₃^– – формируют слой противоионов. И они же образуют диффузный слой, то есть в целом мицелла становится электронейтральной.

Формула мицеллы золя иодида серебра:

{[mAgJ]_*nAg⁺_*(n-x) NO₃^–}_*xNO₃^–

где n, m,(n-x), x – число частиц

nAg⁺ – адсорбационный слой

(n-x) NO₃^– – слой противоионов

x NO₃^– – диффузный слой.

NO₃^–

NO₃^–

Ag⁺

AgJ

Схема строения мицеллы

золя йодида серебра.

Коагуляция – слипание частиц коллоидной системы при их столкновениях в процессе теплового (броуновского) движения, перемешивания или направленного перемещения во внешнем силовом поле. В результате коагуляции образуются агрегаты – более крупные (вторичные) частицы, состоящие из скопления более мелких (первичных). Первичные частицы в таких скоплениях соединены силами межмолекулярного взаимодействия непосредственно или через прослойку окружающей (дисперсионной) среды. Коагуляция сопровождается прогрессирующим укрупнением частиц (увеличением размера и массы агрегатов) и уменьшением их числа в объеме дисперсионной среды – жидкости или газа.

Коагуляция наступает в результате проявления сил тяжести. Достигнув известной величины, частицы становятся уже неспособными удерживаться во взвешенном состоянии и выделяются из той среды, в которой они были распределены

Важнейшим фактором, противодействующим коагуляции, является наличие на коллоидных частицах электрических зарядов. Вследствие одноименности последних движущимся навстречу друг другу частицам лишь в крайне редких случаях удается сойтись настолько близко, чтобы между ними могли достаточно эффективно проявиться силы стяжения. В результате содержащий сильно заряженные коллоидные частицы золь заметно не коагулирует даже при долгом хранении, то есть является весьма устойчивым.

Очевидно, что снятие с коллоидных частиц их электрического заряда (хотя бы частичное) должно понижать устойчивость золей и способствовать их коагуляции. Такое разряжение в случае гидрозолей может быть проще всего достигнуто добавлением к коллоидному раствору электролитов. Хотя при этом вводится одинаковое число положительных и отрицательных зарядов, но в непосредственно окружающей коллоидную частицу «ионной атмосфере» всегда несколько преобладают ионы, противоположна ей заряженные, которые частицей преимущественно и адсорбируются. Так как введение электролита сильно повышает общую концентрацию ионов в растворе, условия для их адсорбции становятся весьма благоприятными и первоначальный заряд частиц быстро нейтрализуется, следствием чего является коагуляция золя.

Ионы, имеющие заряд противоположный по знаку противоионному слою коллоидной частицы, способны усиливать коагуляцию раствора, причем этот эффект будет увеличиваться при увеличении заряда иона-коагулянта.