Методы получения коллоидных растворов

Из характеристики дисперсных систем видно, что коллоидные растворы по величине частиц дисперсной фазы являются промежуточной областью между грубодисперсными и истинными растворами. Поэтому их можно получать двумя различными путями:

1. Методы диспергирования (т.е. дробление более крупных частиц до коллоидной степени дисперсности;

2. Методы конденсации (т.е. укрупнение частиц в результате объединения атомов и молекул в агрегаты коллоидной степени дисперсности).

При получении коллоидных растворов необходимым условием является нерастворимость веществ в дисперсионной среде (растворителе). Кроме того, для приготовления растворов обоими методами необходимо участие стабилизаторов.

Методы диспергирования в свою очередь делятся на:

Механическое измельчение. Способ заключается в энергичном и продолжительном растирании, размалывании или распылении вещества дисперсной фазы и смешивании его с жидкостью, которая служит дисперсионной средой. Крупные частицы дробят ступками, вальцами, краскотерками, коллоидными мельницами и. д. Таким методом получают смазочные материалы, фармпрепараты, пищевые продукты (крахмал, какао, кофе, пряности и т.д.).

Электрическое диспергирование. Два электрода из металла, золь которого хотят получить, погружают концами в жидкость, затем сближают их и пропускают ток силой 5-10 А и напряжением порядка 100 В. В области возникшей дуги отрываются частицы от электродов, они поступают в среду и образуют золь. Следует иметь в виду, что высокая температура может быть причиной окисления металлов и воспламенения среды в случае органических жидкостей. Поэтому таким способом получают гидрозоли благородных металлов: серебра, золота, платины. Коллоидные растворы серебра используются в медицине в качестве антисептических препаратов.

Диспергирование ультразвуком. В последнее время этот метод используется все чаще. При этом используются колебания с частотой 20000 в 1 с (не улавливаются ухом). Метод эффективен для веществ с небольшой прочностью (сера, графит, некоторые металлы (ртуть, свинец и др.), крахмал, каучук, желатин и др.). Метод пока еще изучен недостаточно.

Пептизация. Это переход в коллоидный раствор осадков, образовавшихся при коагуляции. При промывании осадка удаляются ионы, вызвавшие коагуляцию, а коллоидные частицы осадка адсорбируют ионы пептизатора. На поверхности частиц образуется двойной электрический слой, стабилизирующий дисперсную систему, при этом силы отталкивания между частицами преобладают над силами притяжения. Образующиеся коллоидные частицы под влиянием теплового движения распределяются равномерно по всему объёму жидкости, образуя коллоидный раствор. Рыхлые и свежие осадки легко переходят в золь, а осадки, подвергшиеся старению, как правило, не пептизируются (н-р, при «восстановлении» сухого молока пептизатором является белок).

Конденсационные методы в свою очередь делятся:

Метод замены растворителя (физическая конденсация). Если истинный раствор, например поваренной соли в абсолютном этаноле, по каплям добавлять в эфир, то образуется золь поваренной соли в эфире. Ионы Na⁺ и Cl^- образуют коллоидные частицы из-за плохой растворимости соли в эфире.

Известно, что эфирные масла хорошо растворимы в спирте, но нерастворимы в воде. Спирт же и вода взаимно растворяются в любых соотношениях. Так, если в стакан с водой при перемешивании добавлять одеколон или духи, то при этом образуется мутноватый, очень устойчивый золь.

Метод химической конденсации. Метод сводится к образованию молекул нерастворимых веществ в результате химической реакции с последующей конденсацией их до размеров коллоидных частиц. Получение растворов эти способ зависит от концентрации реактивов, порядка смешения и температуры.

Примеры реакций, в результате которых могут образоваться коллоидные растворы:

NaCl + AgNO₃ = AgCl + NaNO₃ (реакция обмена)

2H₂S + O₂ = 2H₂O + 2S (реакция окисления-восстановления)

FeCl₃ + 3H₂O Fe(OH)₃ + 3HCl (реакция гидролиза)