Способы получения коллоидов

 

Для получения коллоидов необходимо:

достаточно малая растворимость дисперсной фазы в дисперсионной среде;

определенная степень дисперсности (10^-5 – 10^{-7 см);}

наличие в системе стабилизатора, препятствующего слипанию коллоидных частиц (это электролиты или ВМС).

 

Существует для основных метода получения коллоидов: дисперсионный и конденсационный.

Дисперсионные методы

 

1. Механическое дробление в шаровых или коллоидных мельницах, где материал вместе с дисперсионной средой и стабилизатором дробится и истирается.

2. Электрическое распыление в вольтовой дуге. Для этого два электрода из металла, золь которого хотят получить, погружают в жидкость с добавленным стабилизатором, и пропускают электрический ток. Электроды сближают для получения вольтовой дуги, металл при этом испаряется и конденсируется в жидкости, образуя золь. Этим методом получают золи серебра, золота, платины.

Аналогично получают фуллерены в присутствии лекарственных веществ.

3. Действие ультразвука. Высокочастотные механические колебания (от 20 000 до 1 000 000 колебаний в секунду), которые получают с помощью специальных генераторов. Разрывающие усилия возникают как вследствие чередующихся локальных сжатий и расширений, так и образования и лопания пузырьков при локальных растяжениях жидкости. При этом развиваются локальные избыточные давления порядка тысяч атмосфер. Так получают золи серы, гипса, графита, гидроксидов металлов.

Метод пептизации заключается в раздроблении свежеприготовленных рыхлых осадков на отдельные коллоидные частицы при добавлении небольшого количества электролита – пептизатора.

Пептизация имеет биологическое значение: рассасывание камней в почках и печени, атеросклеротических бляшек, тромбов.

 

Конденсационные методы

 

Различают физические и химические конденсационные методы образования коллоидов.

К физическим методам относят образование туманов, облаков, дыма, а также метод замены растворителя, в котором вещество хорошо растворимо, на растворитель, в котором данное вещество мало растворимо. Так, например, спиртовой раствор духов или одеколона в воде образуют белую взвесь (суспензию).

В основе химических конденсационных методов лежат химические реакции (окисления, восстановления, гидролиза, обмена), приводящие к образованию труднорастворимых веществ в присутствии тех или иных стабилизаторов.

Например, в формировании структуры почв играет большую роль золь оксида кремния, который образуется при гидролизе силикатов:

Na₂SiO₃ + H₂O = SiO₂ + 2NaOH.

Получение дымовых и туманных завес в военном деле осуществляется посредством гидролиза хлорида кремния (или титана):

SiCl₄ + 2H₂O = SiO₂ + 4HCl.

Вопрос № 2. Поверхностные явления, поверхностное

Натяжение. (20 мин)

Своеобразие дисперсных систем определяется большой поверхностью дисперсной фазы и физико-химическим взаимодействием дисперсной фазы и дисперсионной среды на границе раздела фаз.

На поверхности раздела фаз имеют место поверхностные явления – поверхностное натяжение, адсорбция и др.

Поверхностный слой, возникающий на границе различных фаз, следует рассматривать как самостоятельную фазу толщиной в несколько молекул. В отдельных случаях поверхностный слой имеет толщину, равную диаметру молекулы, и его называют мономолекулярным.

Молекулы, ионы, атомы, находящиеся на границе раздела фаз, не равноценны тем же частицам, находящимся в объеме фазы. Внутри объема фазы все силы, действующие на молекулы, одинаковы и их равнодействующая равна нулю. Поверхностный слой обладает нескомпенсированными силами и, в итоге, избыточной поверхностной энергией.

Поверхностная энергия – это потенциальная энергия межфазовой поверхности.

Все возможные поверхности раздела в зависимости от агрегатного состояния граничащих фаз.

 

Для систем жидкость – газ, жидкость – твердое вещество

G_s = s×S, где

s - коэффициент пропорциональности, называемый поверхностным натяжением. Его величину измеряют в кДж/м² ил в Дж/см².

Поверхностное натяжение s - величина, измеряемая энергией Гиббса, приходящейся на единицу площади поверхностного слоя.

 

Факторы, влияющие на поверхностное натяжение

 

1. Характер жидкости.

Таблица 12.4.