12.3 Методы получения коллоидных растворов

Для приготовления коллоидных растворов следует получить частицы размером от 1 до 500 нм, подобрать дисперсионную среду, в которой не растворяется вещество частиц, и обеспечить устойчивость частиц. В качестве ве­щества коллоидных частиц в водных средах служат металлы, оксиды, гидроксида, сульфиды и другие малорастворимые соединения метал­лов и неметаллов. Частицы соответствующих размеров получают ли­бо измельчением крупных частиц, либо объединением (конденсацией) атомов, молекул, ионов. В первом методе применяют различные дис-пергаторы, например коллоидные мельницы. Во втором случае обыч­но используют методы осаждения: гидролиз, окисление, восстанов­ление, нейтрализация. Например, в результате гидролиза солей желе­за (III) получают его гидроксид:

Для повышения устойчивости коллоидов в раствор вводят стаби­лизаторы, например ПАВ, или ионы вещества, из которого состоит частица. В природе идут естественные процессы образования колло­идных растворов при взаимодействии воды с глиной, органическими, например гумусовыми, кислотами и другими веществами. Природные воды, особенно в периоды половодья, содержат заметное количество веществ в коллоидном состоянии.

12.4 Оптические свойства коллоидных растворов

Если рассматривать путь светового луча, проходящего через совершенно прозрачный коллоидный раствор, сбоку на темном фоне, то он становится види­мым. Этот оптический эффект называется конусом Тиндаля (рис. 8.7). Он вызывается рассеянием света частицами дисперсной фазы коллоидного раствора и является следствием коллоидной сте­пени дисперсности этих частиц. При сильном увеличении каждая частица в конусе Тиндаля кажется светящейся точкой. Размеры и форму частиц нельзя установить, можно лишь подсчитать их число.

Частицы дисперсной фазы золей по своим размерам меньше длин волн лучей видимого света. Поэтому они рассеивают свет, причем довольно интенсивно, но не отражают его. Частицы в грубодисперсных системах отра­жают свет, их величину и форму часто можно установить без оптического увеличения. Эф­фект Тиндаля можно наблюдать в темноте при прохождении луча света через запыленное и накуренное помещение.

Рисунок 12.1 – Эффект Тиндаля

12.5 Кинетические свойства коллоидных растворов

Для коллоид­ных растворов характерно движение частиц дисперсной фазы, вызы­ваемое беспорядочными ударами со стороны молекул среды, нахо­дящихся в тепловом движении. Его впервые наблюдал шотландский ботаник Броун. Именно поэтому движение частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде золя называется броуновским. Если час­тица велика, то она испытывает одновременно множество ударов со всех сторон, в результате чего эти удары взаимно уравновешивают­ся. Частица коллоидной степени дисперсности, как очень малая, ни­когда не испытывает одинаково сильных и частых ударов со всех сторон, и в одно мгновение более сильным оказывается удар с одной стороны, а в следующее мгновение - с другой. В результате направ­ление движения каждой частицы подвергается непрерывному и при­том беспорядочному изменению.

Изучение броуновского движения показало, что кинетические свойства коллоидных растворов близки кинетическим свойствам ис­тинных растворов. Однако скорости перемещения частиц в коллоидных растворах меньше, чем в истинных (это связано с размерами частиц).

Кроме того, движение частиц молекулярной степени дисперсно­сти нельзя наблюдать в микроскоп.