1.2. Получение коллоидных систем

Коллоидные системы занимают промежуточное положение между среднедисперсными и молекулярно-дисперсными системами, поэтому их можно получить принципиально различными методами: дроблением более крупных по размеру частиц до коллоидной степени дисперсности (методы диспергирования) или укрупнением частиц путем соединения атомов и молекул в агрегаты (методы конденсации).

Основные условия, необходимые для получения и длительного хранения коллоидных систем, независимо от способов их получения, следующие:

1. нерастворимость частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде;

2. достижение частицами дисперсной фазы коллоидной степени дисперсности (10^–9...10^–7 м);

3. наличие в системе третьего компонента — стабилизатора, который обеспечивает агрегативную устойчивость.

1.2.1. Методы диспергирования

Данные методы основаны на уменьшении крупных частиц до размера коллоидных и подразделяются на три группы:

а) Метод механического диспергирования. Этот метод заключается в дроблении дисперсной фазы в специальных мельницах и последующем смешении ее с дисперсионной средой.

б) Метод электрического диспергирования. Основан на образовании электрической дуги между электродами, подсоединенными к источнику тока. Электроды диспергируемого металла помещают под воду и подводят друг к другу на такое расстояние, чтобы возникла электрическая дуга.

в) Ультразвуковой метод. Дробление вещества, находящегося в дисперсионной среде, происходит под действием высокочастотных звуковых волн. При прохождении ультразвуковой волны в жидкости происходят быстро меняющиеся сжатия и расширения, которые создают разрывающие усилия и ведут к диспергированию взвешенных частиц.

1.2.2. Методы конденсации

Различают две группы методов конденсации:

1) Методы физической конденсации:

а) Метод конденсации паров. Примером может служить образование атмосферного тумана при конденсации влаги воздуха, происходящей при понижении температуры.

б) Метод замены растворителя. К истинному раствору (гомогенная система ионно-молекулярной степени дисперсности) какого-либо вещества в большом количестве добавляют другую жидкость, являющуюся плохим растворителем для этого вещества, но хорошо смешивающуюся с исходным растворителем. Например, приливая спиртовой раствор серы (хорошая растворимость) к воде (в ней сера мало растворима), можно получить золь серы в воде.

2) Методы химической конденсации:

В данном методе используются различные типы реакций, из которых ограничимся рассмотрением двух типов:

а) Реакции двойного обмена. Такие реакции протекают при смешении растворов двух растворимых веществ, реагирующих с образованием осадка малорастворимой соли. Примером реакции обмена является получение золя сульфида мышьяка, который выпадает в осадок при пропускании сероводорода через разбавленный водный раствор мышьяковистой кислоты:

2Н₃АsО₃ + 3Н₂S = Аs₂S₃↓+6Н₂O.

б) Реакции гидролиза. Этим методом пользуются обычно для получения золей гидроксидов металлов. Например, в результате гидролиза хлорида железа (III) образуются мелкие частицы осадка гидроксида железа:

FeCl₃ + 3Н₂O ^←_→ Fe(OH)₃↓ + 3НCl.

Протеканию гидролиза способствуют невысокая концентрация соли и нагревание раствора, поэтому получение золя гидроксида железа (III) производят в кипящей воде.