Методи очистки колоїдних розчинів
При одержанні колоїдних розчинів тим чи іншим способом, особливо за допомогою хімічних реакцій, практично неможливо точно підібрати необхідне кількісне співвідношення реагентів. Тому в золях може бути надлишок електролітів, що знижує стійкість колоїдних розчинів. Для одержання високостійких систем золі очищають як від електролітів, так і від інших низькомолекулярних домішок. Очистку колоїдних розчинів проводять методом діалізу або ультрафільтрацією.
Діалізполягає у вилученні із золів низькомолекулярних речовин чистим розчинником за допомогою напівпроникної плівки (мембрани), через яку не проходять колоїдні частинки. Замінюючи розчинник у приладі для діалізу - діалізаторі, можна практично повністю вилучити з колоїдного розчину домішки електролітів та низькомолекулярних неелектролітів.
Рис. 52. Схема діалізатора: А - колоїдний розчин; Б - розчинник(вода); М – мембрана
Принцип діалізу був використаний при створенні апарату, названого «штучною ниркою». За допомогою «штучної нирки» можна очищати кров від продуктів обміну речовин, тимчасово замінюючи функцію хворої нирки.
Електродіаліз -це процес діалізу, який проводять в постійному електричному полі. Електродіалізатор - це ємність, розділена мембранами на три камери. Середню камеру заповнюють колоїдним розчином, з якого необхідно видалити домішки. В бокові камери занурюють електроди, до яких підводять постійний електричний струм та забезпечують підведення та виведення розчинника (води). Під дією електричного поля відбувається перенос катіонів із середньої камери в катодну, а аніонів - в анодну. Таким чином розчин в середній камері можна очистити від домішок за короткий проміжок часу.
Рис. 53. Схема електродіалізатора: А - колоїдний розчин; Б - розчинник (вода); М – мембрана
Ультрафільтрація -це фільтрування колоїдних розчинів крізь напівпроникну мембрану, яка пропускає дисперсійне середовище з низькомолекулярними домішками і затримує частинки дисперсної фази або макромолекули. Для прискорення процесу ультрафільтрації його проводять з перепадом тисків по обидва боки мембрани: при розрідженні (вакуумі) або підвищеному тиску. Для запобігання руйнування мембрани її кладуть на тверду пористу поверхню.
Ультрафільтрацією можна швидше відділити від колоїдного розчину електроліти та інші домішки (низькомолекулярні органічні сполуки), ніж при діалізі.
Рис. 54. Схема приладу для ультрафільтрації:
А - колоїдний розчин; В - лійка; М - мембрана; П - перфорована пластина; У – ультрафільтрат
Контрольні питання.
В чому полягає сутність диспергаційних та конденсаційних методів одержання дисперсних систем?
Назвіть складові роботи диспергування. Як змінюється їх співвідношення із збільшенням дисперсності? Наведіть приклади фізичного диспергування.
В чому полягає сутність процесу пептизації?
Наведіть приклади фізичних та хімічних конденсаційних методів одержання дисперсних систем.
В чому полягає відмінність між гомогенною та гетерогенною конденсацією?
Які умови потрібні для утворення нової фази методом конденсації?
Проаналізуйте за допомогою графіка G=f(r)ймовірність існування центрів конденсації.
На які складові можна поділити енергію утворення центрів конденсації, як вони співвідносяться між собою?
З яких стадій складається процес утворення нової фази? Які умови потрібні для протікання кожної з стадій?
Наведіть і проаналізуйте графік залежності швидкості утворення зародків від температури.
Проаналізуйте графіки залежності швидкості утворення зародків та росту кристалів від температури. Покажіть на графіку метастабільні зони та охарактеризуйте їх.
Намалюйте графіки залежності швидкості утворення зародків та росту кристалів від температури у випадку утворення склоподібної та кристалічної структури.
Дайте визначення поняттю міцела. Охарактеризуйте міцели ліофільних та ліофобних золів. Які основні відмінності між ними?
Наведіть приклад будови та формулу міцели ліофобного золю.
Для чого і чому потрібно очищати колоїдні розчини?
В чому полягає процес діалізу?
В чому полягає процес електродіалізу?
В чому полягає процес ультрафільтрації?