Одержання, очистка та властивості колоїдних розчинів

Розчини – це гомогенні системи, що складаються з розчинника та розчиненої речовини.

Дисперсна фаза – це розчинена речовина.

Дисперсійне середовище – це розчинник.

Ступінь дисперсності – це ступінь подрібненості розчиненої речовини.

Класифікація розчинів за ступенем подрібненості:

1) істинні розчини – розміри розчинених частинок менше 1 нм;

2) колоїдні розчини – розміри частинок 1 – 100 нм;

3) грубодисперсні розчини (зависі) – частинок більше 100 нм:

Ø емульсії (рідка фаза) – креми, мазі, молоко;

Ø суспензії (тверда фаза) – зависі мулу або крейди у воді

Ø аерозолі.

Золі – це колоїдні розчини, в яких колоїдні частинки знаходяться в рідкому середовищі.

Будова міцели (колоїдної частинки):

Міцела – елементарна колоїдна частинка, яка містить нерозчинне в даному дисперсійному середовищі ядро.

Будова міцели AgI в розчині КІ

AgNO₃ + KI → AgI + KNO₃

Будову даної міцели можна представити формулою:

Методи отримання колоїдних розчинів:

· Дисперсійні методи (методи подрібнення твердих тіл до частинок колоїдного розміру):

Ø механічне подрібнення (розтирання та подрібнення в спеціальних млинах);

Ø метод електричного розпилення (пропускають струм між електродами, зануреними у воду. Електроди виготовлені з того матеріалу, з якого готують колоїдний розчин: Pt, Au, Ag та інші);

Ø метод з використанням ультразвуку.

· Методи конденсації (агрегація частинок у більш крупні частинки:

Ø заміна розчинника

Наприклад, золь прополісу: 30г прополісу + 100г спирту 96% (розчиняється),

збовтують на протязі тижня, а потім фільтрують і

додають воду (не розчиняється) → молекули

переходять в колоїдні частинки.

Використання: пити або полоскати при хронічних захворюваннях.

Ø конденсація з пари крізь холодну воду, що містить стабілізатор можна отримати золь Hg, S, Se);

Ø хімічна конденсація (методи засновані на хімічній реакції між речовинами, яка призводить до утворення нерозчинної або малорозчинної речовини).

Наприклад, отримання червоного золю Au:

а) відновлення Au з його солі формальдегідом

2NaAuO₂ + 3HCOH + Na₂CO₃ → 2Au + 3HCOONa + NaHCO₃ + H₂O

б) утворення колоїдних частинок

або [Au]_m · nAuO₂^– · (n–x)Na⁺ ^x^– xNa⁺

Методи очищення колоїдних розчинів

Мета очищення: зменшення числа непотрібних іонів та молекул, що адсорбовані на поверхні колоїдних частинок, з метою підвищення стійкості колоїдних розчинів.

Діаліз – це метод, заснований на властивостях напівпроникливої мембрани пропускати домішки іонів та молекул малих розмірів та затримувати колоїдні частинки. Процес проводять в апараті – діалізаторі:

Схема діалізатора

(потребує багато часу і недостатньо ефективний)

схема електродіалізатора

(не потребує багато часу, ефективна

ступінь очищення)

Ультрафільтрація – процес фільтрування колоїдних розчинів крізь напівпроникливі мембрани (колоїдні розчини залишаються на фільтрі, а фільтрат з розчиненими електролітами проходить крізь фільтр).

Властивості колоїдних розчинів

· Молекулярно-кінетичні властивості:

Броунівський рух.

2. Осмотичний тиск (набагато менший, ніж для істинних розчинів, тому що розмір частинок більший → кількість менша → концентрація менша)

ν π = –––– RT N_a

ν – часткова концентрація (число частинок в одиниці об’єму)

3. Дифузія – це повільний процес вирівнювання концентрації частинок по всьому об’єму розчину під впливом теплового (броунівського) руху.

4. Седиментація – це процес зсідання колоїдних частинок в розчині або в газоподібному середовищі під дією сили тяжіння (або вспливання, наприклад, краплі в емульсії – зворотна седиментація).

· Оптичні властивості:

Ефект Тиндаля (перевірка на колоїдність)

джерело світла конус, що світиться

· Електричні властивості:

Досліди Рейса

Дослід 1Дослід 2

+ – + – + –

- -- -

- - - - -

- - - - - -

вода кварцовий пісок розчин глини

Спостерігав збільшення рівня води в одному та зменшення в другому коліні (перенос дисперсійного середовища відносно дисперсної фази – осмос).

Спостерігав рух частинок глини до катоду, що збільшувало їх концентрацію на катоді (перенос дисперсної фази відносно дисперсійного середовища – електрофорез).