Метод конденсации

Эти методу весьма разнообразны и наиболее употребительны на практике. Остановимся на самых основных из них.

1. Метод замены растворителя заключается в замене одной дис­персионной среды, с которой вещество дисперсной Фазы образует молекулярный раствор, другой, в котором это вещество не растворимо. Так, например, при вливании спиртового раствора канифоли в большое количество воды, в которой канифоль не растворима, образуется прозрачный опалесцирующий золь.

2. Метод конденсации паров, разработанный С.З. Рогинским и А.И. Шальниковым, заключается в том, что при испарении в вакууме вещества, образующие две фазы, совместно конденсируются на охлаждённой поверхности. Таким образом могут быть получены золи высокой чистоты, например, органозоли Na, K, Hg, гидрозоли Hg, Cd, P,S.

3. Химические методы заключаются в образовании трудно растворимого вещества в результате химической реакции, протекающей в жидкой фазе, которая в дальнейшем служит дисперсионной средой. Стабилизатором обычно является одно из вступающих в реакцию веществ.

Опыт №1. ПОЛУЧЕНИЕ ЗОЛЯ ОКСОГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА

Реакция получения оксогидроксида железа идёт по схеме:

FeCl₃ + 2H₂O FeO(OH) + 3HCl

Поверхностные молекулы агрегата FeO(OH) вступают в химическое сое­динение с HCl:

FeO(OH) + HCl FeOCl + H₂O

Молекулы FeOCl подвергаясь диссоциации, образуют ионы FeO⁺ и Cl^-.

Руководствуясь правилом С.Ц. Липатова, заключающихся в том, что из растворов на поверхности коллоидных частиц адсорбируются ионы, близкие по своей природе к составу ядра, схематически можно изобразить строение частиц золя оксогидроксида железа следующим образом:

FeOCl FeO⁺ + Cl^-

[mFeO(OH)] + nFeO⁺ + nCl^- {[FeO(OH)]_m nFeO⁺ (n-x) Cl^-}^x+ x Cl^-

Практически это делается так. В конической колбе нагревают до кипения 85 мл дистиллированной воды. Не снимая колбы с сетки, в кипящую воду приливают по каплям 15 мл 2%-ного раствора хлорида железа (III). После нескольких минут кипячения получается в результате гидролиза красно-коричневый золь оксогидроксида железа (III).

При охлаждении реакция идёт в обратную сторону. Поэтому полученный гидрозоль рекомендуется ещё горячим подвергнуть диализу.

Диализ коллоидных систем

Для очистки коллоидного раствора от примесей электролитов применяется метод, называемый диализом. Сущность диализа заключается в том, что коллоидный раствор с содержащимися в нем примесями электролитов отделяется от чистого растворителя (вода) полупроницаемой перегородкой (мембраной). Молекулы и ионы, обладающие способностью проницаемости через такую перегородку, переходят в растворитель, пока не установится равновесие между концентрацией молекул и ионов по обе стороны перегородки. Обновляя все время растворитель, добиваются очистки золя от примесей.

Для диализа обычно применяют полупроницаемые перегородки, изготовляемые из коллоидных плёнок, плёнок из ацетилцеллюлозы, целлофана и других материалов. Наряду с этим применяют также естественные полупроницаемые перепонки, как, например, свиной или бычий пузырь. Однако искусственно полученные плёнки обладают тем преимуществом перед естественными, что их можно изготовить с любой заданной проницаемостью.

Обычно простой диализатор (рис. 2) для очистки коллоидного раствора представляет сосуд, у которого вместо дна прикреплена мембрана.

Рис. 2. Простейший диализатор

В сосуд примерно до половины наливают коллоидный раствор, подлежащий очистке, после чего сосуд с золем погружают в сосуд, наполненный чистой водой или той же жидкостью, в которой приготовлен золь.

Чтобы содержимое диализатора сообщалось с чистым растворителем только через поры мембраны, необходимо, чтобы мембрана плотно прилегала к краям сосуда. Не рекомендуется закреплять мембрану шпагатом или нитками, так как при их затягивания можно повредить мембрану; лучше применять эластичные резиновые тяжи или тонкие резиновые трубки.

В целях ускорения диализа в случае очистки золя от электролитов применяют иногда электродиализ – диализ при разности внутреннего и внешнего давления или пользуются для этого электродиализаторами, в которых диализ проводится под воздействием постоянного электрического тока. Устройство диализатора показано на рис.3.

Рис. 3 Схема электродиализатора. M₁ M₂ – мембрана.

В качестве полупроницаемых перегородок применяются ультрафильтры, полученные из коллодия.

Источником тока служит постоянный электрический ток 120–220 В, плотность тока не должна превышать 10 мА/см².

Опыт № 2. ДИАЛИЗ ЗОЛЯ ОКСОГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА

В диализатор (рис. 2) наливают коллоидный раствор оксогидроксида железа и опускают в дистиллированную воду. Через каждые 15–20 минут определяют наличие ионов хлора в воде, находящейся во внешнем сосуде. Эту воду время от времени заменяют новой, достигая, таким образом, наиболее полного удаления ионов хлора. По понятым причинам менять наружную воду в начале диализа следует чаще, чем в конце. Диализ заканчивают, когда качественная реакция на удаленное вещество дает отрицательный результат.