ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коллоиды из "Основы общей химии Том 2" Дисперсная система с коллоидными размерами распределенных в той или иной среде частиц носит название коллоидного раствора или золя. Наибольшее практическое значение из различных золей имеют гидрозоли, т. е. коллоидные системы, в которых средой является вода. [c.114] От молекулярных растворов коллоидные могут быть большей частью отличены 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.114] Существенной особенностью коллоидного состояния вещества, непосредственно связанной с малыми размерами частиц, является колоС сальное развитие их общей поверхности. [c.115] Если представить себе кубик с длиной ребра в 1 см, то объем его будет равен 1 см , а общая поверхность — 6 см . При дроблении данного кубика на более мелкие суммарный объем последних остается тем же, а их общая поверхность, как это видно из данных приводимой таблицы, чрезвычайно быстро увеличивается. [c.115] 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 путем дробления более крупных частиц, либо, наоборот, путем образования агрегатов из отдельных молекул. Методы получения коллоидов по первому пути носят название дисперсионных, по второму — конденсационных. Простейшим по идее дисперсионным методом является механическое дробление исходного вещества. Таким путем при помощи специальных коллоидных мельниц могут быть получены частицы диаметром до 10 ммк. Коллоидные мельницы находят использование в фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности. [c.115] 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.115] По отношению к жидкой фазе, в которой они распределены, коллоидные частицы можно разбить на две большие группы. Представители одной из них хорошо адсорбируют на своей поверхности молекулы вещества окружающей среды и образуют с ними прочные комплексы сольватного типа. Такие коллоиды называются лиофильными (в частности, для воды — гидрофильными). Каждая частица лиофильного коллоида окружена связанной с ней жидкой оболочкой, которая не вполне разрушается даже при слипании отдельных частиц друг с другом. Вследствие этого при образовании более крупных агрегатов в их состав включается и жидкая фаза. [c.115] Представители коллоидов другой группы молекул жидкой фазы не адсорбируют. Подобные коллоиды носят название лиофобных (в частности, для воды — гидрофобных). В их золях отдельные частицы не окружены пленкой жидкой фазы, и последняя при образовании более крупных агрегатов в них не включается. Примером гидрофобного коллоида может служить сернистый мышьяк, примером гидрофильных — кремневая кислота и окись железа. [c.116] Помимо вещества той среды, в которой они распределены, коллоидные частицы способны адсорбировать и другие присутствующие в жидкой фазе молекулы, а также — что особенно важно — ионы. Так как свойства поверхности у одинаковых коллоидных частиц одни и те же, все они заряжаются при этом одноименно адсорбирующие преимущественно катионы — положительно полоокительные коллоиды), адсорбирующие главным образом анионы — отрицательно отрицательные коллоиды). Положительными прн обычных условиях получения являются, в частности, гидрозоли окислов металлов, отрицательными — гидрозоли сернистых соединений (а также кремневой Ч[-1Р кислоты). [c.116] Рнс Х-55 П о- электрического тока положительные коллоиды передви-стейший прибор гаются к катоду, а отрицательные — к аноду. При изуче-для изучения НИИ этого явления (называемого электрофорезом) ис-электрофореза. следуемый гидрозоль помещают в нижнюю часть снабженной кранами П-образной трубки (рис. Х-55), затем закрывают оба крана, промывают верхнюю часть прибора, заполняют ее водой и опускают в нее электроды. После открывания обоих кранов и включения постоянного тока в трубкё начинает происходить электрофорез. Передвижение коллоидных частиц от одного полюса к другому особенно легко наблюдать в случае цветных золей непосредственно по изменению уровня окрашенного слоя жидкости в обоих коленах трубки. [c.116] 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.116] 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.117] 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. УП-10). Однако заметно сказаться оно может только на расстояниях меньше 1 мк, т. е. при столь тесном соприкосновении, которое возникает лишь вследствие столкновения частиц в процессе нх беспорядочного движения. [c.117] 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, частйцы 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 — конечный результат этого процесса. Однако термином коагуляции часто охватывают и то и другое вместе. [c.117] Важнейшим фактором, противодействующим коагуляции, является наличие на коллоидных частицах электрических зарядов. Вследствие их одноименности 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.117] Очевидно, что лишение коллоидных частиц их электрического заряда (хотя бы частичное) должно понижать устойчивость золей и способствовать их коагуляции. Такое разряжение в случае гидрозолей может быть проще всего достигнуто добавлением к коллоидному раствору электролитов. Хотя при этом вводится одинаковое число положительных и отрицательных зарядов, по в непосредственно окружающей коллоидную частицу ионной атмосфере всегда несколько преобладают ионы, противоположно заряженные, которые частицей преимущественно и адсорбируются. Так как введение электролита сильно повышает общую концентрацию ионов в растворе, условия для их адсорбции становятся весьма благоприятными и первоначальный заряд частиц быстро нейтрализуется, следствием чего является коагуляция золя. Природный процесс коагуляции электролитами широко осуществляется в устьях рек, где приносимые ими коллоиды и взвеси осаждаются под действием солей морской воды. [c.117] Осадки коллоидов (коагуляты) имеют различную структуру. Лно-фобные коллоиды при седиментации ие увлекают с собой жидкую фазу и выпадают в виде тонких порошков или хлопьев. Напротив, лиофиль-ные коллоиды увлекают 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.118] В зависимости от отношения образующихся при седиментации осадков к воде (или соответственно другой жидкой фазе) коллоиды делятся иа обратимые и необратимые. Осадки первых при соприкосновении с чистой водой вновь самопроизвольно переходят в нее с образованием золя. Так ведет себя, например, гуммиарабик. Напротив, осадки необратимых коллоидов при простом соприкосновении с жидкой фазой самопроизвольно в нее не переходят. Примерами необратимых коллоидов могут служить кремневая кислота, окись железа, АзгЗз и т. д. [c.118] Хотя при простом соприкосновении осадков необратимых коллоидов с чистой водой золи не образуются, однако иногда они могут быть получены, если к воде добавить ничтожное количество электролита. Ионы последнего, адсорбируясь на частицах осадка, заряжают их одноименно, в результате чего частицы отталкиваются друг от друга и распределяются по всему объему жидкой фазы. Процесс образования золя действием очень небольших концентраций электролитов на осадки необратимых коллоидов носит название пептизации. Она является одним из важнейших дисперсионных методов получения золей. [c.118] Помимо рассматривавшихся выше гидрозолей, все большее практическое значение приобретают дисперсные системы в газообразной среде, образованные частицами твердых веществ (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). Искусственные дымы находят применение для маскировки в военной технике, а туманы из растворенных в минеральных маслах ядохимикатов являются наиболее эффективным средством борьбы со многими вредителями сельского хозяйства и леса. [c.118] Вернуться к основной статье