Лекция 10. Коллоидные растворы (2 часа)

План лекции.

 

1. Классификация коллоидно-дисперсных систем.

2. Способы получения коллоидов.

3. Строение мицеллы гидрофобного коллоида.

4. Стабилизация и коагуляция коллоидно-дисперсных систем.

5. Оптические явления в коллоидах.

Коллоидные растворы (от греческого слова kolla – клей, eidos – вид) состоят из дисперсной фазы (растворенное вещество) и дисперсионной среды (растворителя).

10.1 Классификация коллоидов:

1. по агрегатному состоянию дисперсионной среды - твердые, жидкие и газообразные,

2. по размерам частиц дисперсной фазы: грубодисперсные системы - радиус частиц больше 10^-5см, коллоидные системы, радиус частиц меньше 10^-5см, но больше 10^{-7 см (10-5 см >} r > 10^-7см) и истинные растворы, где радиус частиц меньше 10^-7см,

3. по интенсивности взаимодействия на границе дисперсная фаза и дисперсионная среда на лиофильные (любящие растворитель) и лиофобные (не любящие растворитель).

Любой раствор коллоидной степени дисперсности называют золем, если отделить дисперсную фазу от дисперсионной среды, то золь переходит в гель.

 

10.2 Способы получения коллоидов:

Коллоидная степень дисперсности вещества (10^-7 - 10^{-5 см) является промежуточной между грубой дисперсностью, характерной для взвесей, и молекулярной, характерной для истинных растворов. Поэтому коллоидные растворы получают либо из истинных растворов путем укрупнения частиц молекулярной степени дисперсности до определенного предела (10-5 см) либо из взвесей, путем дробления грубодисперсных частиц также до определенного предела (минимум до 10-7 см).}

В этой связи различают конденсационные методы (укрупнения частиц) и методы диспергирования (дробление частиц).

Методы диспергирования это механическое измельчение на коллоидных мельницах, электрическое распыление, измельчение под действием ультразвука, а также пептизация (явление перехода геля в золь под действием растворителя).

Методы конденсации это химические методы (гидролиз, реакции обмена, окислительно-восстановительные реакции) и метод замены растворителя (для вещества, образующего истинный раствор, заменяют растворитель, в котором это вещество плохо растворимо).

 

 

Строение мицеллы гидрофобного коллоида.

Структурной и кинетической единицей дисперсной фазы в коллоидных растворах является комплекс (агрегат), состоящий из обычных молекул, атомов или ионов, называемый мицеллой.

Наиболее изучены мицеллы гидрофобных коллоидов. Это коллоидные растворы металлов, гидроксидов и сульфидов в воде.

В качестве примера можно рассмотреть строение мицеллы золя иодида серебра в воде. Ионный стабилизатор нитрат серебра.

 

{m [AgI] nAg⁺ (n-х)NO₃^-}^х+хNO₃^- - мицелла:

 

где m – число молекул в ядре мицеллы (500 – 1000 молекул),

[AgI] – ядро мицеллы,

nAg⁺ - потенциалобразующие ионы,

(n-х)NO₃^- - слой противоионов,

nAg⁺ (n-х)NO₃^- - адсорбционный слой,

{m [AgI] nAg⁺ (n-х)NO₃^-}^х+ - гранула мицеллы,

хNO₃^- - диффузионный слой.

Ядро + адсорбционный слой + диффузионный слой – это мицелла.

На границе гранулы и диффузионного слоя возникает, так называемый, ξ (дзета) – потенциал.

На ядре мицеллы лучше адсорбируются ионы, входящие в состав ядра (родственные ядру). При прочих равных условиях, чем больше заряд и размер иона тем легче идет адсорбция (правила избирательной адсорбции Фаянса-Пескова).

 

10.4 Стабилизация и коагуляция коллоидно-дисперсных систем.