Многие осадки, практически нерастворимые в воде, переходят в коллоидный раствор при действии на них некоторых веществ. Этот старый классический метод получения золей разрабатывался впервые биохимиками, которые назвали его пептизацией, а прибавляемое вещество – пептизатором. В отличие от других методов получения золей при пептизации не происходит изменение степени дисперсности частиц, а наблюдается только их разрыхление.
При пептизации из осадка удаляются коагулирующие ионы или пептизатор адсорбируется коллоидными частицами осадка, что ведет к образованию двойных электрических слоев (ДЭС) или сольватных оболочек вокруг коллоидных частиц и преобладанию благодаря им сил сцепления между частицами. Затем частицы равномерно распределяются во всем объеме жидкости. Таким образом пептизация является процессом, обратным коагуляции.
Пептизация протекает при достаточном количестве пептизатора в начальный период быстро, затем замедляется. Скорость пептизации возрастает при перемешивании, так как при этом ускоряется проникновение пептизатора внутрь агрегатов. Повышение температуры также ускоряет пептизацию.
|
|
При пептизации наблюдается зависимость между количеством пептизированного вещества, взятого осадка и пептизатора. Эта закономерность, называемая правилом осадка, заключается в том, что при постоянном содержании пептизатора с возрастанием количества взятого для пептизации осадка, количество осадка, перешедшего в раствор сначала увеличивается, а затем уменьшается.
Объяснение правила осадка заключается в следующем. Для пептизации одной частицы осадка требуется некоторое минимальное количество пептизатора. При введении первых порций осадка, в системе пептизатора много, а осадка мало и он легко переходит в золь. При дальнейшем добавлении осадка на одну его частицу приходится все меньше пептизатора и коллоидное растворение замедляется. Затем, когда пептизирующего вещества в системе станет много, осадок не только перестает растворяться, но даже выпадает уже растворившийся осадок, так как пептизатора не хватает для того, чтобы частицы находились в растворе.
Различают следующие виды пептизации: пептизация промыванием осадка; пептизация осадка электролитом; пептизация поверхностно-активными веществами; химическая пептизация.
Пептизация промыванием осадка сводится к удалению из него электролита, вызвавшего коагуляцию. В результате этого оставшийся двойной электрический слой утолщается, силы отталкивания начинают преобладать над силами притяжения и отделившиеся друг от друга мицеллы в результате броуновского движения равномерно распределяются в дисперсионной среде, т.е. образуют коллоидный раствор. При этом в систему нет необходимости вводить пептизатор, так как стабилизатор присутствует в осадке и промывание лишь увеличивает его активность. Этот вид пептизации хорошо известен в аналитической химии, когда при промывании полученного осадка водой он начинает проходить через фильтр, что указывает на увеличение его дисперсности и образование гидрозоля. Чем больше заряд и радиус коагулирующего иона, тем труднее идет коагуляция промывкой, так как ионы прочнее удерживаются осадком и этим затрудняют пептизацию.
|
|
Пептизация электролитами наблюдается при введении в осадок электролита, один из ионов которого может достраивать кристаллическую решетку дисперсной фазы или адсорбироваться на ее поверхности. Такой пептизации способствует предварительная промывка осадка чистым растворителем.
Примером пептизации с помощью электролита является введение в свежеполученный и промытый водой осадок гидроксида железа (Ш) раствора хлорида железа (Ш). В этом случае ионы железа, адсорбируясь на поверхности частиц, сообщают им положительный заряд. Одноименно заряженные частицы взаимно отталкиваются и переходят в раствор из осадка:
mFe(OH)3 + nFeCl3 ® {m[Fe(OH)3] nFe3+ 3(n - x)Cl-} 3xCl-
Эта реакция служит примером непосредственной пептизации, примером косвенной (посредственной) пептизации может служить получение того же золя гидроксида железа (Ш) при действии разбавленной HС1 на осадок гидроксида железа (Ш). В этом случае часть молекул Fe(OH)3 взаимодействует с НС1 с образованием ионов FeO+, адсорбируясь на поверхности частиц осадка Fe(OH)3, переводя его в коллоидное состояние:
Fe(OH)3 + HС1 ® FeOHCl + 2H2O
nFeOCl ® nFeO+ + nCl-
mFe(OH)3 + nFeO+ + nCl- ® {m[Fe(OH)3] nFeO+ (n - x)Cl-} xCl-
Вышеприведенная реакция может служить также примером химической пептизации, когда вещество, добавляемое в систему (НС1) взаимодействует с веществом осадка Fe(OH)3, образуя на поверхности частиц осадка стабилизатор (FeOCl).
С пептизацией имеют дело в технике, получая некоторые коллоиды, например глинистые суспензии в фарфоро-фаянсовом производстве, специальные виды цементов, некоторые пищевые продукты. Однако часто пептизация может играть и отрицательную роль, например, при извлечении сахара из свеклы диффузией возможна пептизация пектина и других веществ, содержащихся в растительных тканях.