Коллоидные растворы. Характеристика коллоидных систем. Строение коллоидных частиц лиофобных золей, страница 2

Гидрофильные системы образуются самопроизвольно, следовательно термодинамически устойчивые. В этих системах частицы дисперсной среды могут состоять из небольших молекул или представлять одиночные молекулы большой массы. Гидрофильные золи (белки, полисахариды, нуклеотиды) обладают высоким сродством к дисперсной среде и представляют большой интерес с точки зрения биологии и медицины.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЗОЛЕЙ

Гидрофобные золи получают 2-мя методами:

I метод диспергирования или дисперсионный (дробление);

II метод конденсации (укрупнения).

Методы диспергирования осуществляются путем механического, электрического или ультразвукового дробления веществ до размеров коллоидных частиц. Для этих целей используют специальные коллоидные мельницы.

Конденсационные методы основаны на переходе молекулярных и ионных растворов в коллоидные путем образования труднорастворимых веществ в результате химических реакций или изменения физических условий среды.

К методам конденсации относятся:

1) химические методы (гидролиз, реакция двойного обмена, окисление-восстановление);

2) методы замены растворителя, когда дисперсионная среда, в которой вещество дисперсной фазы образует молекулярный раствор, заменяется средой, в которой вещество нерастворимо.

ПОЛУЧЕНИЕ ЗОЛЕЙ МЕТОДОМ ХИМИЧЕСКОЙ КОНДЕНСАЦИИ

1)  Реакции обмена:

AgNO₃ + KI = AgI + KNO₃

4 FeCl₃ + 3 K₄[Fe(CN)₆] = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ +    12 KCl

2) Гидролиз соли:          FeCl₃ + 3 H₂O = Fe(OH)₃ + 3 HCl

При получении золей методом химической конденсации соблюдаются следующие условия:

1) золи получают при смешивании очень разбавленных растворов реагирующих веществ (например, AgI), т.к. при более высокой концентрации в эквивалентных количествах образуются осадки;

2) для получения золя необходим стабилизатор. При химических методах получения коллоидных систем в качестве стабилизатора выступают продукты реакции.

СТРОЕНИЕ КОЛЛОИДНОЙ МИЦЕЛЛЫ

Рассмотрим строение мицеллы AgI в избытке KI:

AgNO₃ + KI _изб. → АgI ↓ + KNO₃

Если одно из исходных веществ взято в небольшом избытке, то оно служит стабилизатором, т.е. сообщает устойчивость коллоидным частицам AgI. Коллоидная частица имеет сложную структуру и состоит из агрегата (совокупность большого количества молекул). Ионы I^- будут продолжать достраивать кристаллическую решетку агрегата, сообщая ему электрический заряд. Этот ион называетсяпотенциалопределяющим ионом (ПОИ). Затем начинают адсорбироваться противоионы К⁺ (ПРИ). Основная часть всех противоионов, адсорбированная на ядре коллоидной частицы, образует вместе с пои адсорбированный слой, а часть противоионов (10%) уходят в объем растворителя и образуют диффузный слой.

Схематически строение мицеллы AgI при избытке KI выразится так:

{m (AgI)  ^.  n I^{-   .}   (n - x) K⁺}^{x-  .}   x K⁺

 

агрегат   пои        при        диффузный

                                                                 слой

ядро

                         адсорбционный

слой

коллоидная частица

 

мицелла (электронейтральна)

Коллоидная частица с диффузным слоем образует мицеллу: m – число молекул иодида серебра в ядре

n – число потенциалопределяющих ионов I^¯

(n – x) – число связанных противоионов К+, входящих в адсорбционный слой

х – число ионов К⁺, входящих в диффузный слой.

СХЕМА СТРОЕНИЯ МИЦЕЛЛЫ ЗОЛЯ AgI

с отрицательно заряженными частицами

                               K⁺                             K⁺                                          K⁺

         K⁺                                      K⁺               K⁺                  K⁺                                                K⁺

                                   K⁺                          K⁺                                      K⁺