ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коллоиды из "Учебник общей химии 1963" Как уже отмечалось ранее (V 1), по размера.м распределенных частиц коллоидные растворы располагаются между взвесями, с одной стороны, и молекулярными растворами, с другой. Грубо говоря, областью коллоидного состояния вешества можно считать размеры частиц от 1 до 100 ммк. При увеличении в миллион раз молекулы представились бы нам в виде более или менее крупных точек, частицы тонких взвесей приобрели бы размеры большого яблока, а вся промежуточная область величин дала бы различные градации коллоидного дробления вещества. [c.308] Дисперсная система с коллоидными размера.ми распределенных в той или иной среде частиц носит название коллоидного раствора или золя. Наибольщее практическое значение из различных золей имеют гидрозоли, т. е. коллоидные системы, в которых средой является вода. [c.308] От молекулярных растворов коллоидные обычно можно отличить по их иным оптическим свойствам. Если сквозь стакан с коллоидным раствором пропустить сильный пучок световых лучей, то в результате светорассеяния коллоидными частицами возникает светлый конус, хорошо видимый в темном помещении. Напротив, поставленный в те же условия истинный раствор кажется оптически пустым , так как содержащиеся в нем частички молекулярных размеров свет заметно не рассеивают. С наличием светорассеяния связана также часто наблюдающаяся опалесценция коллоидных растворов, т. е. их мутноватый вид в отраженном свете. [c.309] Наряду с оптическими сильно различаются и многие другие свойства коллоидных и молекулярных растворов. Так как коллоидные частицы несравненно больше отдельных молекул, при одинаковой общей концентрации распределенного вещества число их в единице объема гораздо меньше. Вследствие этого изменения свойств растворов, связанные с числом растворенных частиц (осмотические явления, понижение температуры замерзания и т. д.), проявляются у коллоидных растворов лишь в ничтожно малой степени. [c.309] Существенной особенностью коллоидного состояния вещества, непосредственно связанной с малыми размерами частиц, является колоссальное развитие их обшей поверхности. Если представить себе кубик с длиной ребра в 1 см, то объем его будет равен 1 см , а общая поверхность составит 6 см . При дроблении данного кубика на более мелкие суммарный объем последних остается тем же, а их обшая поверхность, как это видно из данных приводимой таблицы, чрезвычайно быстро увеличивается. [c.309] Так как по своим размерам коллоидные частицы лежат между частицами взвесей и молекулами, к получению вещества в коллоидном состоянии можно подойти с двух сторон либо путе.м дробления более крупных частиц, либо, наоборот, путем образования агрегатов из отдельных молекул. Методы получения коллоидов по первому пути носят название дисперсионных, по второму—конденсационных. Простейщим по идее дисперсионным методом является механическое дробление исходного вещества. Таким путем при помощи специальных коллоидных мельниц могут быть получены частицы диаметром до 10 ммк. [c.310] Еще чаще применяются конденсационные методы, основанные на различных химических реакциях, ведущих к образованию практически нерастворимых в избранной среде веществ. Регулируя условия протекания процесса, можно добиться выделения этих веществ в виде коллоидных частиц тех или иных размеров. [c.310] По отношению к жидкой фазе, в которой они распределены, коллоидные частицы распадаются на две большие группы. Представители одной из них адсорбируют на своей поверхности молекулы вещества окружающей среды и образуют с ними более или менее прочные комплексы сольватного типа. Такие коллоиды называют лиофильными (в частном случае воды — гидрофильными). Каждая частица лиофильного коллоида окружена связанной с ней жидкой оболочкой, которая не вполне разрушается даже при слипании частиц друг с другом. Вследствие этого при образовании более крупных агрегатов в их состав включается и жидкая фаза. [c.310] Представители другой группы коллоидов не адсорбируют молекул жидкой фазы Подобные коллоиды носят название лио-фобных (в частном случае воды — гидрофобных). В их золях ог-дельные частицы не окружены пленкой жидкой фазы, и последняя при образовании более крупных агрегатов в них не включается. Примером гидрофобного коллоида может служить сернистый мышьяк, примерами гидрофильных — кремневая кислота и окись железа. [c.310] Помимо вешества той среды, в которой они распределены, коллоидные частицы способны адсорбировать и другие присутствующие в жидкой фазе молекулы, а также — что особенно важно— ионы. В последнем случае они сами становятся электрически заряженными. Так как свойства поверхности у одинаковых коллоидных частиц одни и те же, все они заряжаются при этом одноименно адсорбирующие преимущественно катионы — положительно положительные коллоиды), адсорбирующие главным обра. ом анионы — отрицательно отрицательные коллоиды). Положительными при обычных условиях получения являются, в частности, гидрозоли окислов металлов, отрицательными — гидрозоли сернистых соединений, (а также кремневой кислоты). [c.311] Знак заряда коллоидных частиц может быть установлен на опыте, так как под действием постоянного электрического тока положительные коллоиды передвигаются к катоду, а отрицательные — к аноду. При изучении этого явления (называемого электрофорезом) исследуемый гидрозоль помещают в нижнюю часть снабженной кранами П-образной трубки (рис. 147), затем закрывают оба крана, промывают верхнюю часть прибора, заполняют ее водой и опускают в последнюю электроды. После открывания обоих кранов и включения постоянного тока в трубке начинает происходить элек- Рис. 147 Прибор трофорез. Передвижение коллоидных частиц от для электрофореза, одного полюса к другому особенно легко наблюдать в случае цветных золей непосредственно по изменению уровней окрашенного слоя жидкости в обоих коленах трубки. [c.311] Электрофорез находит ряд технических применений. Например, при производстве фарфора с его помощью освобождают глину от примесей окислов железа. Метод основан на том, что частицы взболтанной в воде глины заряжаются отрицательно, тогда как частицы окиси железа — положительно. При пропускании сквозь взвесь электрического тока у анода собирается очень чистая глина. [c.311] Из изложенного выше следует, что в состав коллоидной частицы, кроме непосредственного образующего ее вещества, могут входить также тесно с ней связанные молекулы жидкой фазы и адсорбированные ионы. Кроме того, в окружающей среде около частицы неизбежно должны находиться ионы противоположного знака. Рассматриваемая в совокупности со всеми этими дополнениями коллоидная частица носит название мицеллы, а часть последней, содержащая только непосредственно связанные с коллоидной частицей молекулы и ионы, — гранулы. [c.311] Подобные схематические формулы мицелл и гранул выражают состав тех и других лишь качественно, т. е. указывают их составные части, но не дают представления об относительных количествах этих частей. [c.312] Хотя между частицами каждого золя и действует взаимное притяжение по закону всемирного тяготения, но возникающие таким путем силы очень малы. Несравненно большее значение для возможности стяжения частиц друг с другом имеет взаимодействие их поверхностных слоев (ср. рис. 99). Однако заметно сказаться оно может только при столь тесном соприкосновении, которое возникает вследствие столкновения беспорядочно движущихся частиц золя. [c.312] В результате проявления сил стяжения наступает коагуляция золя, т. е. слипание его частиц друг с другом и образование из них более сложных агрегатов. Достигнув известной величины, частицы становятся уже неспособными удерживаться во взвешенном состоянии и выделяются из той среды, в которой они были распределены, — происходит седиментация коллоида. Как следует из изложенного, коагуляция представляет собой процесс укрупнения частиц золя, а седиментация — результат этою процесса. Однако термином коагуляции часто охватывают и то и другое вместе. [c.312] Важнейшим фактором, противодействующим коагуляции, является наличие на коллоидных частицах электрических зарядов. Вследствие одноименности последних движущимся навстречу друг другу частицам лишь в крайне редких случаях удается сойтись настолько близко, чтобы между ними могли достаточно эффективно проявиться силы стяжения. В результате содержащий сильно заряженные коллоидные частицы золь заметно не коагулирует даже при долгом хранении, т. е. является весьма устойчивым. [c.312] В случае гидрофобных коллоидов коагуляция электролитами обычно происходит легко и для достижения седиментации достаточно уже сравнительно небольших концентраций ионов. Напротив, коагуляция гидрофильных коллоидов, частицы которых покрыты слоем адсорбированных молекул воды, часто идет значительно труднее и их седиментация иногда наступает лишь прн высоких концентрациях электролита. [c.313] Осадки коллоидов (коагуляты) имеют различную структуру. Лиофобные коллоиды при седиментации не увлекают с собой жидкую фазу и выпадают в виде тонких порошков или хлопьев. Напротив, лиофильные коллоиды увлекают более или менее значительные количества жидкой фазы, что и обусловливает студенистый характер их осадков. Золи некоторых лиофильных коллоидов (например, желатины) даже нацело застывают в студнеобразную массу (желе, студень). Подобные коагуляты, содержащие в своем составе увлеченную жидкую фазу, называют обычно гелями (для воды в качестве жидкой фазы — гидрогелями). [c.313] Помимо рассматривавшихся выше гидрозолей, все большее практическое значение приобретают дисперсные системы в газообразной среде — образованные частицами твердых вешеств (дымы) или капельками жидкостей (туманы). Если средой является воздух, то такие системы называют аэрозолями. Примером аэрозоля может служить табачный дым (средний диаметр частиц 0,25 мк). [c.314] Вернуться к основной статье