Хімічна конденсація

У цих випадках дисперсна фаза утворюється в результаті хімічної реакції. Щоб у ході реакції утворився сам колоїдний, а не істинний розчин або осад, необхідне дотримуватися трьох умов:

1) щоб речовина дисперсної фази була нерозчинною в дисперсійному середовищі;

2) щоб швидкість утворення зародків кристалів дисперсної фази була набагато більше, ніж швидкість росту кристалів; ця умова виконується звичайно тоді, коли концентрований розчин одного компонента вливається в сильно розведений розчин іншого компонента при інтенсивному перемішуванні;

3) щоб одна з вихідних речовин була взята в надлишку, саме вона є стабілізатором.

Методи хімічної конденсації різноманітні – практично будь-яка хімічна реакція, що приводить до утворення нової фази, може служити способом одержання колоїдного розчину. Наведемо кілька прикладів:

1. Реакція відновлення:

Ag₂О + Н₂ → 2Ag↓ + Н₂О.

золь

Цю реакцію проводять у присутності стабілізатора (танін, крохмаль, желатин).

2. Реакція окиснення:

2H₂S + SO₂ → 3S↓ + 2H₂O.

золь

3. Реакція гідролізу:

FеС1₃+3Н₂О → Fе(OH)₃↓ + 3НС1.

золь

4. Реакція обміну:

K₄[Fe(CN)₆] + 2CuCl₂ → Cu₂[Fe(CN)₆]↓ + 4KC1.

золь

Окрема треба розглянути процес пептизації. Пептизація – процес переходу осадів, які утворились при коагуляції у колоїдний стан. Вона відбувається під дією розчинів певних речовин (пептизаторів), у складі яких є стабілізатор. На відміну від інших методів одержання золів, при пептизації не відбувається зміни ступені дисперсності, а спостерігається лише роз’єднання частин.

У процесі промивання з осаду вимиваються йони, які сприяють коагуляції, а колоїдні частини адсорбуються на поверхні пептизатора. Сили відштовхування починають переважати над силами тяжіння. Утворені колоїдні частини поступово, під впливом броуновського руху починають переходити у розчин.

Пептизувати можна далеко не всі осади; щільні, важкі осади не піддаються пептизації, навпаки, пухкі (сажа, графіт, глина), драглисті осади, особливо свіжі, легко пептизуються.

Формально пептизацію можна віднести до методів диспергування, але це неправильно. Осад, що пептизується – вже диспергирований матеріал, доведений до колоїдного ступеня подрібнення, у якому частки в результаті злипання утворили великі агрегати. Пептизація – це порушення зв’язків між злиплими частками. Чим більш слабкі ці зв’язки, тим легше відбувається пептизація.

3. Будова колоїдних розчинів

Одержати колоїдні розчини можна за допомогою реакцій обміну, розкладу, окисно-відновних, гідролізу та ін.

Структурною одиницею дисперсної фази є міцела, дисперсійне середовище інакше зветься інтерміцелярною рідиною.

Розглянемо утворення золю AgІ у надлишку АgNO₃ реакцією обміну.

Запишемо реакцію утворення осаду AgІ.

AgNO₃ + KІ  AgІ + KNO₃.

Велика кількість молекул (m) нерозчинного аргентум йодиду утворюють ядро міцели. На цьому ядрі адсорбуються qони з розчину, які є у надлишку і входять до складу ядра, у даному випадку  nAg⁺. Вони звуться потенціал-визначальними йонами, тому що визначають заряд колоїдної частини та гранули. Далі до шару потенціал-визначальних іонів приєднується деяка кількість іонів протилежного знаку (протийони), які у надлишку знаходяться у розчині. У даному випадку – це йони NO₃^–. Весь утворений комплекс зветься колоїдною частинкою, має певний заряд і до його складу входить адсорбційний шар протийонів. Остання кількість протийонів утворює дифузійний шар і у цілому утворюється електронейтральна частина – міцела ‒ {[ mAgІ] nAg⁺ (n - x) NO₃^–} xNO₃^–.

{[ mAgІ] nAg⁺ (n - x) NO₃^–} xNO₃^–.

ядро

гранула

колоїдна частинка

міцела

дифузійний шар

{[ mAgІ] nAg⁺ (n - x) NO₃^–} xNO₃^–.

адсорбційний шар

Розглянемо утворення міцел при взаємодії аргентум нітрату з надлишком калій йодиду. Ядро  mAgІ; потенціал-визначальні йони – nІ^‒, адсорбційний шар протийонів – (n -x) K⁺, дифузійний шар протиіонів - х K ⁺.

{[mAgІ] nІ^– (n - x)K⁺}xK⁺.

У першому випадку гранула має позитивний заряд, у другому  негативний. Отже, заряд гранули залежить від умов добування золів. Стабілізаторами у цих системах є електроліти, у складі яких є потенціал-визначальні йони (тобто ті, які присутні у надлишку). В цьому випадку ці йони називають стабілізуючими йонами. У першому випадку стабілізуючи йони  йони аргентуму, у другому  йони йодиду.

Далі наведені приклади утворення золів у других типах реакцій.

Утворення золю ферум гідроксиду при гідролізі FeCl₃:

{[m Fe(OH)₃] n Fe(OH)²⁺·2(n - x) Cl^–} 2xCl^–.

стабілізуючи йони – продукти гідролізу FeCl₃;

в окисно–відновних реакціях, наприклад, утворення золю сульфуру:

2H₂S + O₂  S + 2H₂O,

{[mS] nHS^– (n-x)H⁺} xH⁺ ;

стабілізуючи йони – аніони сульфідної кислоти:

у реакціях розкладу: H₂S₂O₃  H₂O + SO₂ + S,

{[mS] nHS₂O₃^- (n-x)H⁺}xH⁺.