Конденсационные методы получения коллоидных систем

Образование коллоидных систем в результате конденсации рассматривают как процесс кристаллизации, а коллоидные частицы – как мельчайшие кристаллики. Образование кристалликов протекает в несколько стадий:

 возникновение зародышей (центров кристаллизации) по всему объему раствора. Центры кристаллизации могут возникнуть только в пересыщенных растворах;

 рост зародышей до крупных кристаллов. Причем, скорость образования зародышей должна быть больше скорости роста кристаллов, так как при этом образуется множество кристалликов с размерами коллоидных частиц. Этого можно добиться, если использовать сильноразбавленные растворы. Если скорость роста кристаллов будет больше скорости образования центров кристаллизации, то образуются крупные кристаллы и выпадение их в осадок;

 стабилизация частиц ДФ. Происходит за счёт образования ионов или их введения.

Конденсационные методы делятся на химические и физические.

Физические методы конденсирования связаны с изменением химической при-роды среды (замены растворителя) или условий (температуры, давления) существования раствора и созданием таких условий, при которых один из компонентов системы становится нерастворимым в другом.

Физическая конденсация осуществляется двумя способами: заменой растворителя и конденсацией паров.

Метод замены растворителя основан на выделении растворенного вещества из раствора в виде высокодисперсной нерастворимой фазы в результате замены летучего растворителя. При замене дисперсионной среды, из-за плохой растворимости в новой дисперсионной среде, частицы начинают конденсироваться в более крупные частицы. Например, при постепенном добавлении воды к спиртовому раствору канифоли, молекулы канифоли оказываются в чужеродном окружении молекул воды и они вытесняются из их окружения (молекулы воды сильнее притягиваются между собой, чем с молекулами канифоли) и объединяются в более крупные частицы. И таким образом образуются устойчивые коллоидные системы, например, гидрозоли серы, фосфора, канифоли, некоторых лекарств (карвалола, валерьяны и др).

Метод конденсации паров осуществляется при охлаждении системы. В природе по этому методу образуются туманы, облака, а в промышленности – органозоли. В лабораторных условиях для получения золей для медицины и биологии исполь-зуется метод Рогинского-Шальникова, основанный на одновременной конденса-ции паров диспергируемого вещества и растворителя на холодной поверхности.

Химическая конденсация

При химической конденсации должны соблюдаться следующие условия:

 ничтожно малая растворимость вещества, образующего ДФ, что достигается пересыщением раствора;

 достижение такой степени дисперсности, которая обеспечила бы системе устойчивость;

 стабилизация частиц, что достигается избыточным количеством одного из реагентов химической реакции.

Химическая конденсация осуществляется путём пересыщения раствора трудно растворимым веществом, образующимся в ходе различных химических реакций. Чаще всего используются реакции окисления, восстановления, ионного обмена, гидролиза и др. Впервые этот метод был применен М.Фарадеем для получения коллоидного золота (1857 г.).

Реакцией восстановления пользуются главным образом для получения золей золота, серебра и др. металлов, оксидов некоторых элементов (например, MnO₂). Для этого к разбавленным растворам соли металла добавляют восстановитель: образовавшиеся в результате восстановления атомы металла соединяются в коллоидные частицы. Например: Au³⁺ + Fe²⁺ = Au^o + Fe³⁺.

В фармацевтической промышленности некоторые препараты получают восста-новлением металлов в присутствии защитных веществ, например препараты кол-лоидного серебра, защищенного солями лизальбиновой и протальбиновой кислот (колларгол) или коллоидной окиси серебра, защищенной альбумином (протаргол).

Реакцией окисления получают золи серы и селена: 2H₂S + O₂ = 2S + 2H₂O или 2H₂S + SO₂ = 3S + 2H₂O

Реакция гидролиза используется для получения гидрозолей оснований и кислот, гидроксидов металлов, например:

FeCl₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃  + 3HCl

Na₂SiO₃ + H₂O = H₂SiO₃  + NaOH

SiCl₄ + 2H₂O = SiO₂ + 4HCl

Реакцией ионного обмена получают гидрозоли нерастворимых в воде сульфидов, галогенидов и др. солей, например:

As₂O₃ + 3H₂S = As₂S₃  + 3H₂O

AgNO₃ + NaCl = AgCl + NaNO₃

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆]  + 3KCl