Теоретический материал

Коллоидная частица представляет собой ядро из малорастворимого вещества коллоидной дисперсности, на поверхности которого адсорбируются ионы электролита раствора.

Ионы электролита обеспечивают устойчивость золя, поэтому данный электролит называют ионным стабилизатором. Значит, коллоидная частица представляет собой комплекс, состоящий из ядра, вместе с адсорбционным слоем противоионов.

Агрегат частицы или ядро представляет собой вещество кристаллического строения, состоящий из сотен или тысячи атомов, ионов или молекул, окружённый ионами. Ядро вместе с адсорбированными ионами называется гранулой.

Так гранула имеет определённый заряд. Вокруг неё собираются противоположно заряженные ионы, придающие ей в целом электронейтральность.

Вся система, состоящая из гранулы и окружающих её ионов называется мицеллой и является электронейтральной.

Жидкая фаза, окружающая мицеллу, называется интермицелярной жидкостью.

Это можно представить в виде следующей краткой схемы:

гранула, то есть коллоидная частица = ядро + адсорбционный слой + противоионный слой + диффузный слой

мицелла = гранула + противоионы

золь = мицеллы + интермицеллярная жидкость.

Рассмотрим в качестве примера золь As₂S₃. Для получения данного золя на мышьяковую кислоту нужно подействовать сероводородом. Протекающую реакцию можно написать следующим образом:

2H₃AsО₃ + 3H₂S = As₂S₃ + 6 H₂О

Избыток H₂S в данной системе играет роль ионного стабилизатора. H₂S частично диссоциирует на ионы:

H₂S↔ HS^- + H⁺

Из этих ионов HS^- ионы адсорбируются на поверхности ядра мицеллы As₂S₃, поэтому в этой системе:

[ As₂S₃ ]_n- агрегат

[ As₂S₃ ]_n, m HS^- -ядро

{[ As₂S₃ ]_n, m HS ^-,(m-x) Н⁺}^-x -гранула

{[ As₂S₃ ]_n, m HS ^-,(m-x) Н⁺}^-x Н⁺- мицелла

 

Методы получения коллоидных растворов Коллоидные растворы могут быть получены:

1. Дисперсионными методами,основанными на дроблении,или диспергированиикрупных частиц вещества до коллоидных размеров. Диспергирование можно проводить механическим измельчением, электрическим распылением и так далее.

К дисперсным методам относятся – процесс образования золей из гелей или рыхлых осадков при действии на них пептизаторов (в большинстве случаев электролитов), адсорбирующихся на поверхности коллоидных ядер и способствующих их взаимодействию с дисперсионной средой.

2. Конденсационными методами, основанными на агрегации молекул или ионовболее крупные частицы. Агрегацию частиц можно осуществлять различными способами.

При конденсационном методе рост частиц прекращается задолго до образования термординамически устойчивой поверхности раздела. Поэтому коллоидные системы, независимо от способа получения, являются термодинамически неустойчивыми. Со временем, в результате стремления к термодинамически более выгодному состоянию, коллоидные системы прекращают существование вследствие коагуляции – процесса укрупнения частиц.

К физико-химической конденсации относится метод замены растворителя, который сводится к тому, что вещество, из которого предполагается получить золь, растворяют в соответствующем растворителе в присутствии стабилизатора (или без него) и затем раствор смешивают с избытком другой жидкости, в которой вещество нерастворимо. В результате образуется золь. Так получают золи серы, канифоли. За счет чего в данном случае возникает пресыщение.

Химический метод конденсации основан на реакциях, приводящих к возникновению твердого продукта.

а) Реакции восстановления.

Например, получение золей золота и серебра при взаимодействии солей этих металлов с восстановителями:

2KAuO2 + 3HCHO + K2CO3 → 2Au + 3HCOOK + KHCO3 + H2O. {[mAu]·nAuO2–·(n–x)К+}x–·xК+ – мицелла золя золота.

б) Реакции окисления. Например, получение золя серы:

2Н2S + O2 → 2S + 2H2O.

Строение мицеллы полученного золя можно представить следующей формулой:

{[mS]·nS5O62–·2(n–x)H+}·2xH+.

в) Реакции обмена. Например, получение золя сульфата бария.

При использовании реакций обмена состав мицелл зависит от того, в каком порядке сливают растворы реагентов.