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) начинаетсязародышеобразование. В результате образуютсяпервичные кристаллы осадка – зародыши. Затем идётагрегация– соединение зародышей в более крупные агрегаты. При этом образуетсяколлоидный раствор, содержащий частицы осадка размером 10^–5–10^–7см. Частицы продолжают укрупняться. Одновременно с агрегацией происходиториентациядиполей:

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

Смешение растворов			Индук- ционный период
ПС > ПР
Зародышеобразование		Первичные 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 10–5–10–7см	размер частиц 10–7см
осаждение частиц происходит	осаждение частиц непроисходит
частицы задерживаются бумажным фильтром, центрифугируются	частицы незадерживаются бумажным фильтром, нецентрифугируются

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 рольв анализе и химику-аналитику необходимо предпринимать специальные меры с целью коагуляции коллоидных растворов.

Коагуляции способствуют:

1. наличие в растворе сильного электролита;

2. нагревание раствора;

3. 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-коагулятораNH₄Cl.

Однако в ряде случаев коллоидообразование играет положительную рольв качественном анализе, т. к. при этом увеличивается чувствительность реакций и становится возможным обнаружение следовых количеств веществ.Например,малые количества ионаNH₄⁺невозможно открыть реакцией со щёлочью, но можно обнаружить по жёлто-бурому окрашиванию коллоидного раствора, полученного при действии на пробу реактива Несслера.