9.4 Методы очистки коллоидных систем

Приготовленные золи необходимо очищать от содержащихся в них примесей электролитов. Электролиты понижают устойчивость золи и мешают изучению его свойств. Для очистки золей от примесей электролитов применяют несколько методов: диализ, электродиализ, ультрафильтрация, электроультрафильтрация, ультрацентрифу-гирование.

Диализ осуществляется в специальных установках – диализаторах, имеющих полупроницаемые мембраны, через которые свободно проходят ионы и молекулы дисперсионной среды, но задерживаются более крупные по размеру коллоидные частицы. Коллоидная система контактирует через полупроницаемую мембрану с растворителем, при этом происходит диффузия ионов через мембрану в растворитель. Периодически меняя растворитель, можно добиться достаточно глубокой очистки коллоидной системы. Диализ протекает очень медленно. Процесс ускоряется под действием электрического поля и применения проточной воды. Подобные усовершенствованные установки называются электродиализаторами.

Ультрафильтрацию проводят через полупроницаемые мембраны под давлением или создают разряжение для ее ускорения. При этом дисперсная фаза остается на фильтре, а дисперсионная среда с ионами образует фильтрат. Дисперсную фазу вновь можно перевести в другую чистую дисперсионную среду и получить очищенный золь. Ультрафильтрацию можно комбинировать с электродиализом. Этот комбинированный метод очистки получил название элек-троультрафильтрация.

Отделение дисперсной фазы от дисперсионной среды, содер-жащей примеси ионов, можно осуществлять в ультрацентрифугах, ротор которых вращается со скоростью 60000 об/мин и выше. Кювета содержит всего 0,5 мл коллоидного раствора. После осаждения дисперсионную среду осторожно удаляют из кюветы и вносят в нее чистую дисперсионную среду. В современных ультрацентрифугах оседают не только частицы лиофобных золей, но и молекулы белков и другие высокомолекулярные вещества.

9.5 Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем

Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем связаны с движением частиц дисперсной фазы. Наиболее важными свойствами являются броуновское движения, диффузия, осмос и мембранное равновесие Доннана.

9.5.1 Броуновское движение

Броуновское движение – это беспорядочное, непрекращающееся движение частиц дисперсной фазы, вызываемое тепловым движе-нием молекул дисперсионной среды. Оно впервые описано английским ботаником Р.Броуном (1827).

Интенсивность броуновского движения зависит только от температуры, вязкости среды и от размеров частиц. А.Эйнштейном и М.Смолуховским предложено уравнение для определения среднего значения среднеквадратичного смещения шарообразной частицы в определенном, но произвольно выбранном направлении:

= t,

где R – универсальная газовая постоянная; Т – температура золя, К; – вязкость дисперсионной среды; r – радиус частицы; N_А – число Авогадро; t – время наблюдения.

Вследствие беспорядочности движения необходимо усреднять не сами смещения или их проекции, а квадраты этих величин, так как смещения одинаковой величины, но противоположные по знаку, равновероятны и при усреднении дают нуль.