29. Получение кс методом конденсации.
Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в коллоидное состояние при замене одного растворителя другим – т.н. 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
Строение мицеллы данного золя можно представить следующей схемой (см. разд. 4.2.2):
{[Au]m· n AuO2–· (n-x) Na+}x– · xNa+
Аналогичным образом получают золь серебра из разбавленных растворов нитрата серебра. Золь серы может быть получен окислением сероводорода кислородом в водном растворе, действием на сероводород сернистого газа либо разложением тиосерной кислоты:
H2S + O2 ––> S + H2O
H2S + SO2 ––> S + H2O
H2S2O3 ––> H2O + SO2 + S
Строение золя серы можно представить схемой:
{[S]m · n HS– · (n-x) H+}x– · x H+
Золи могут быть получены также в результате реакций ионного обмена, в результате которых выделяется нерастворимая соль, образующая при определенных условиях коллоидный раствор; так получают, например, золь иодида серебра (см. ниже).
Процесс гидролиза различных солей может приводить к образованию коллоидных растворов нерастворимых гидроксидов или кислот; так получают, например, золь гидроксида железа(III), имеющий следующее строение:
{[Fe(OH)3]m · n FeO+ · (n–x)Cl–}x+ · x Cl–
30.Строение мицелл гидрофобных золей.Правило Фаянса -Панета.
При нейтрализационной коагуляции (при малых потенциалах поверхности φ0 частиц) показатель степени zв уравнении уменьшается до двух (правило Эйлерса-Корфа).
Строение коллоидной мицеллы схематически может быть изображено на примере мицеллыиодида серебра:
{[(AgI)n mI-] xK+} (m-x)K+
Агрегат или кристаллик твердого вещества
Потенциалопределяющие ионы
Ионы адсорбционного слоя
Ионы диффузного слоя
ядро
частица
мицелл
Правило Фаянса — Панета — правило, эмпирически установленное К.Фаянсом и Ф.Панетом (1913), согласно которомурадиоактивный изотоп, присутствующий в растворе в микроконцентрациях в форме
31. Формулы мицелл
Мицеллярная формула иодида серебра для случая, когда CAgNO3>CK1, имеет вид
34.Устойчивость коллоидных систем.Причины термодинамической неустойчивости коллоидных систем.
Если очистка воды от грубодисперсных примесей (ГДП) может быть принципиально осуществлена обычным отстаиванием, время которого определяется размером и удельной массой частиц, то коллоидные примеси за счет их агрегативной устойчивости могут быть выделены из воды только методом коагуляции. Коагуляция - физико-химический процесс укрупнения коллоидных частиц за счет их слипания под действием молекулярных сил притяжения. В практике водоподготовки под коагуляцией понимают очистку воды от коллоидных веществ с одновременной очисткой от ГДП и обесцвечиванием воды путем дозировки в обрабатываемую воду специального реагента - коагулянта.
Для коллоидных систем характерны два основных признака: гетерогенность и дисперсность. Первый из признаков указывает на наличие межфазной поверхности (поверхностного слоя), определяющего самые существенные и характерные свойства коллоидных систем. Второй признак - дисперсность (раздробленность) - либо определяется по трем измерениям тела, либо характеризуется величиной, обратной минимальному размеру и названной дисперсностью, либо, наконец, используется третья характеристика раздробленности - удельная площадь поверхности Sуд (отношение межфазной поверхности к объему тела, табл. 3.1).
Таблица 3.1. Изменение удельной площади поверхности частиц при измельченииРазмер ребра кубика,
см Число частиц Удельная площадь поверхности Sуд,
см2/см3 Дисперсность,
см-1
1 1 6 1
10-1/(мм) 103 60 10
10-4(мкм) 1012 6*104(6м2см3) 104
10-7(нм) 1021 6*107(6000м2/см3) 107
Учитывая эти признаки, коллоидные системы можно охарактеризовать и определенным видом энергии, которым они обладают. Гетерогенность предопределяет наличие поверхностного натяжения Sг, причем чем сильнее различаются фазы по своей природе, тем выше поверхностное натяжение.
Коллоидные системы, обладающие большим избытком поверхностной энергии, стремятся уменьшить ее за счет снижения поверхностного натяжения благодаря поверхностной адсорбции других веществ, что формирует структуру поверхностного слоя и наделяет этот слой свойствами, отличными от свойств основной фазы. Избирательная адсорбция приводит к приобретению соприкасающимися фазами зарядов противоположного знака, но различной величины,т. е. возникает двойной электрический слой, обусловливающий различные электрокинетические явления