Получение дисперсных систем

Коллоидные системы по степени дисперсности занимают промежуточное положение между истинными растворами (молекулярно- или ионно-дисперсными системами) и грубодисперсными системами. Поэтому существуют две группы методов получения дисперсных систем: 1 группа – диспергирование, т.е. размельчение частиц дисперсной фазы грубодисперсных систем, 2 группа основана на процессах агрегации (конденсации), в которых молекулы под действием сил сцепления объединяются и дают сначала зародыш новой фазы, а затем - настоящие частицы новой фазы

Еще одним необходимым условием получения золей, помимо доведения размеров частиц до коллоидных, является наличие в системе стабилизаторов – веществ, препятствующих процессу самопроизвольного укрупнения коллоидных частиц.

Дисперсионные методы

Дисперсионные методы основаны на раздроблении твердых тел до частиц коллоидного размера и образовании таким образом коллоидных растворов. Процесс диспергирования осуществляется различными методами: механическим размалыванием вещества коллоидных мельницах, электродуговым распылением металлов, дроблением вещества при помощи ультразвука.

Методы конденсации

Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в коллоидное состояние при замене одного растворителя другим – т.е. методом замены растворителя. В качестве примера можно привести получение золя канифоли, которая не растворяется в воде, но хорошо растворима в этаноле. При постепенном добавлении спиртового раствора канифоли к воде происходит резкое понижение растворимости канифоли, в результате чего образуется коллоидный раствор канифоли в воде. Аналогичным образом может быть получен гидрозоль серы.

Коллоидные растворы можно получать также и методом химической конденсации, основанном на проведении химических реакций, сопровождающихся образованием нерастворимых или малорастворимых веществ. Для этой цели используются различные типы реакций – разложения, гидролиза, окислительно-восстановительные и т.д. Так, красный золь золота получают восстановлением натриевой соли золотой кислоты формальдегидом:

NaAuO₂ + HCOH + Na₂CO₃ ––> Au + HCOONa + H₂O

Молекулярно кинетические свойства дисперсных систем

Для раздробленных частиц характерно броуновское движение. Оно тем интенсивнее, чем меньше диаметр частиц и меньше вязкость среды. При диаметре частиц, равном 3-4 мкм, броуновское движение выражается в виде их дрожания или легкого колебания около некоторого центра; у более мелких частиц оно усиливается и, наконец, у ультрамикроскопических частиц - переходит в зигзагообразное перемещение (частицы постоянно перемещаются, резко изменяя свое направление). Одно из свойств броуновского движения - его полная независимость от времени, т.к. оно является следствием теплового движения молекул. Молекулярно-кинетическая теория показывает, что в одну секунду коллоидная частица может изменять направление 10²⁰ раз. Броуновское движение имеет ту же природу (молекулярно-кинетическую), что и диффузия. Диффузия - самопроизвольно протекающий в системе процесс выравнивания концентраций молекул, ионов и коллоидных частиц под влиянием их теплового хаотического движения. Диффузия - макроскопическое проявление (броуновское движение - микроскопическое) теплового движения молекул; эти процессы идут тем быстрее, чем выше температура. Диффузия необратима; она протекает до полного выравнивания концентраций, т.к. хаотическое распределение частиц отвечает максимальной энтропии системы.