При соблюдении этих условий коллоидные частицы приобретают электрический заряд и гидратную оболочку, что препятствует выпадению их в осадок.
К дисперсионным методам получения коллоидных систем относятся: механические – дробление, растирание, размол и т. д.; электрический – получение золей металлов под действием силы тока 5-10 A и напряжении 100 B в присутствии соответствующих стабилизаторов; ультразвуковой – дробление ультразвуком (например, камней в почках); химического диспергирования (пептизация и получение растворов ВМС из твердого полимера: набухание крахмала, желатина, агара-агара в воде).
Таблица 7.7
Классификация по агрегатному состоянию фазы и среды
Дисперсная фаза | Газообразная | Жидкая | Твердая |
Дисперсионная среда | |||
Газообразная | Это не дисперсная система, а газовая смесь – гомогенная система | Аэрозоль: туман, облака, распыленные жидкие вещества | Дым, пыль, цемент, сахарная и др. |
Жидкая | Различные пены: пивная, тесто, противопожарная и т. д. | Эмульсии: молоко, маргарин, крема, мази | Суспензии: коллоидные растворы, кофе, какао и др. |
Твердая | Твердые пены: пенопласты, пенорезина, хлеб, зефир | Природные минералы с жидкими включениями: жемчуг, опал и др. | Металлические сплавы, цветные стекла, искусственные драгоценные камни |
К конденсационным методам получения коллоидных систем относятся: физические: резкое охлаждение (образование тумана); замена лучшего растворителя на худший (раствор мыла в спирте – истинный раствор, а в воде – пена); выпаривание, т.е. снижение концентрации дисперсионной среды (раствор желатина до 0,9 % – истинный раствор, а больше 1 % – коллоидный). Химические, т. е. проведение таких химических реакций, как окисление:
2H2S + O2 ® 2H2O + 2S (золь серы),
восстановление:
2HAuCl4 + 2H2O2 ® 2Au + 8HCl + 3O2 (золь золота),
обменное разложение:
AgNO3 + KCl ® AgCl + KNO3,
гидролиза:
FeCl3 + 3H2O ® Fe(OH)3 + 3HCl.
Золи имеют мицелярное строение. Согласно теории Думанского и Пескова, коллоидный раствор состоит из мицелл (твердая или дисперсная фаза) и интермицеллярной жидкости, которая содержит растворенные в ней электролиты и неэлектролиты (дисперсионная среда).
Мицелла – это электрически нейтральная структурная единица коллоидного раствора. Рассмотрим строение мицеллы золя CuS. В центре мицеллы находится скопление большого количества молекул или атомов вещества, образующих золь. Оно имеет кристаллическое строение. В данном случае это (mCuS), на поверхности которого, согласно правилу Фаянса-Пескова: из дисперсной среды адсорбируются те ионы стабилизатора, которые входят в состав золя, то есть Cu2+, в количестве n. Эти ионы называются потенциалопределяющими ионами (ПОИ). Золь и ПОИ образуют ядро.
Затем адсорбируются противоионы (ПИ), в данном случае SO42- в количестве (n – х). Ядро и ПИ образуют гранулу или коллоидную частицу, имеющую заряд ПОИ, в данном ионы случае это х+. На поверхности гранулы адсорбируются ПИ SO42- в количестве х, создавая так называемый диффузный слой (ДС), или подвижный слой ионов. Слой ПИ и ДС представляют собой адсорбционный слой (АС). Все вместе это называется мицеллой золя. Некоторые коллоидные системы проявляют большое сродство к молекулам воды Н2О и имеют гидратную оболочку
{(mCuS l Н2О) nCu2+ (n - х)SO42- yН2О}2х+ хSO42- zН2О
ядро
________________________________
коллоидная частица (гранула)
_____________________________________________
мицелла