Коллоидообразование и его роль в качественном анализе

Механизм образования осадков достаточно сложен и включает ряд стадий, которые протекают последовательно, начиная с момента смешения растворов (рис. 1). Если выполняется условие образования осадка ПС > ПР, то через определённое время после смешения растворов (индукционный период) начинается зародышеобразование. В результате образуются первичные кристаллы осадка – зародыши. Затем идёт агрегация – соединение зародышей в более крупные агрегаты. При этом образуется коллоидный раствор, содержащий частицы осадка размером 10^–5–10^–7 см. Частицы продолжают укрупняться. Одновременно с агрегацией происходит ориентация диполей:

В результате этих процессов начинается осаждение. Если скорость ориентации (V_ор) больше скорости агрегации (V_агр), то выпадает кристаллический осадок, а если скорость агрегации больше скорости ориентации, то аморфный.

Смешение растворов			Индук- ционный период
П С > ПР
З ародышеобразование		П ервичные кристаллы (зародыши)		Образо-вание осадка
Агрегация		Коллоидный раствор
Осаждение		Кристаллический (Vор>Vагр) или аморфный (Vагр>Vор) осадок

Рис. 1. Механизм образования осадков

Таким образом, коллоидообразование – это промежуточная стадия образования любого осадка. Процесс перехода коллоидного раствора в осадок называется коагуляцией, а обратный ему процесс – пептизацией.

Свойства коллоидных растворов отличаются от свойств истинных растворов и суспезий – растворов, содержащих твёрдые взвешенные частицы. Сравнительная характеристика свойств, важных для химика-аналитика, приведена в табл. 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика свойств коллоидных растворов, истинных растворов и суспензий

Суспензия	Коллоидный раствор	Истинный раствор
размер частиц  10–5 см	размер частиц 10–5–10–7 см	размер частиц  10–7 см
осаждение частиц происходит	осаждение частиц не происходит
частицы задерживаются бумажным фильтром, центрифугируются	частицы не задерживаются бумажным фильтром, не центрифугируются

Отсюда следует, что в случае коллоидообразования осадок не выпадает, его нельзя отделить от раствора фильтрованием или центрифугированием, в то время как большинство разделений в качественном анализе проводится именно с использованием реакций осаждения. Следовательно, коллоидообразование играет отрицательную роль в анализе и химику-аналитику необходимо предпринимать специальные меры с целью коагуляции коллоидных растворов.

Коагуляции способствуют:

• наличие в растворе сильного электролита;

• нагревание раствора;

• перемешивание раствора.

Например, осаждение катионов III группы в виде сульфидов, которые склонны к образованию коллоидных растворов, ведут из горячих растворов при непрерывном перемешивании и в присутствии электролита-коагулятора NH₄Cl.

Однако в ряде случаев коллоидообразование играет положительную роль в качественном анализе, т. к. при этом увеличивается чувствительность реакций и становится возможным обнаружение следовых количеств веществ. Например, малые количества иона NH₄⁺ невозможно открыть реакцией со щёлочью, но можно обнаружить по жёлто-бурому окрашиванию коллоидного раствора, полученного при действии на пробу реактива Несслера.