Золь Гель Твердый коллоид

Сохранение во всех состояниях мицеллярной структуры связано с высокой устойчивостью гидрофильной коллоидной системы.

Коагуляция коллоидных рас­творов

Рисунок 12.2 – Коагуляция коллоидных растворов

Устойчи­вость золя можно нарушить, устранив одноименный заряд коллоидных частиц и защитную гидратную оболочку. На границе раздела коллоидная частица - среда устанавли­ваются два равнове­сия:

Противоины в коллоидной частице Противоины в среде (а) Вода в коллоидной частице Вода в среде (б)

Если сместить равновесие (а) влево, то возрастет число противоионов в коллоидной частице и уменьшится ее заряд. Уменьшение заряда частицы приведет, в свою очередь, к уменьшению числа молекул воды в гидратной оболочке коллоидной частицы, т.е. к смещению равнове­сия (б) в правую сторону. Устойчивость коллоидной системы нару­шится. При некоторых условиях число противоионов в коллоидной частице может стать таким, что их заряд полностью нейтрализует за­ряд зарядообразующих ионов, т. е. коллоидная частица станет неза­ряженной. При этом ^-потенциал становится равным нулю. Такое со­стояние коллоидной частицы называется изоэлектрическим. Гидратная оболочка частицы в изоэлектрическом состоянии в значи­тельной мере разрушена. Коллоидные частицы не защищены и при столкновениях слипаются, укрупняются. Процесс укрупнения час­тиц, потеря агрегативно устойчивости золя называется коагуляцией. Коагуляция золя приводит к потере его кинетической устойчивости, которая выражается в образовании осадка.

Одним из основных методов коагуляции служит введение в кол­лоидную систему электролита, имеющего противоионы по отноше­нию к заряженным коллоидным частицам. Например, в растворе с отрицательно заряженными коллоидными частицами вводят сульфа­ты алюминия или железа. В результате заряд коллоидных частиц нейтрализуется. Кроме того, при этом происходит гидратация ионов электролита за счет молекул Н₂О из дисперсионной среды. Эффективность коа­гуляции возрастает при введении флокулянтов, например полиакриламидов, способствующих укрупнению частиц. Коагуляцию также проводят путем анодного растворения алюминия и железа с перехо­дом в раствор ионов А1³⁺ и Fe²⁺.

12.8 Коллоидные растворы в природе и технике

В природной воде содержится часть примесей в коллоидном состоянии. Поэтому воду, используемую для коммунальных нужд, электростанций, строитель­ства подвергают обработке, вызывающей коагуляцию коллоидных частиц. Дымовые газы электростанций, металлургических заводов и других предприятий представляют собой аэрозоли. Для их коагуля­ции применяется электрогазоочистка методом электрофореза при очень высоких напряжениях поля. Можно разделить коллоидные час­тицы и ионы через мембрану, проницаемую для молекул и ионов и непроницаемую для коллоидных частиц. Такой метод разделения на­зывается диализом. Он, например, лежит в основе аппарата «искусственная почка».

Вместе с тем, коллоидные растворы находят очень широкое при­менение в технике, медицине и сельском хозяйстве. Многие лекарст­венные вещества, пищевые продукты, парфюмерные товары, средст­ва борьбы с сельскохозяйственными вредителями и сорняками при­меняются в коллоидном состоянии. В коллоидном состоянии находятся многие составные части живых организмов: кровь, лимфа, внутриклеточная жидкость. Поэтому для лечения некоторых болез­ней широко используется введение в организм лекарств методом электрофореза.

Таким образом, в коллоидном состоянии могут находиться мно­гие вещества. Электрический заряд и Гидратная (сольватная) оболоч­ка коллоидных частиц обеспечивает устойчивость коллоидных сис­тем, а также придает им особые электрические и кинетические свой­ства. Снятие электрического заряда и удаление гидратной оболочки частиц приводит к разрушению коллоидных систем.