Получение коллоидных растворов Коллоидные системы

Согласно общепринятой мицеллярной теории строения коллоидных растворов, золь состоит из двух частей мицелл и интерми-целлярной жидкости. Мицелла — это структурная коллоидная единица, т. е. частица дисперсной фазы, окруженная двойным электрическим слоем. Интермицеллярной (т, е, межмицеллярной) жидкостью называют дисперсионную среду, разделяющую мицеллы, в которой растворены электролиты, неэлектролиты и ПАВ, являющиеся стабилизаторами коллоидной системы. Частицы дисперсной фазы лиофобных золей имеют сложную структуру, которая зависит от условий получения золей. [c.396]

Молекулярная теория находит подтверждение в ряде фактов и наблюдений. Во-первых, определение молекулярных весов в раа-бавленных растворах полимеров методами, прямо указывающими молекулярный вес частиц (например, методом светорассеяния), однозначно показало отсутствие в таких растворах мицелл, т. е. частиц, состоящих из агрегатов молекул. Во-вторых, растворение высокомолекулярного вещества, как и растворение низкомолекулярных соединений, идет самопроизвольно, часто с выделением тепла. Например, достаточно желатин внести в воду, а каучук в бензол, чтобы через некоторое время без какого-либо вмешательства извне образовался раствор полимера в растворителе. При диспергировании же вещества до коллоидного состояния, как известно, требуется затрата энергии на преодоление межмолекулярных сил. В-третьих, растворы полимеров термодинамически устойчивы и при соответствующих предосторожностях могут храниться сколь угодно долго. Коллоидные растворы, наоборот, термодинамически неустойчивы и способны стареть. Это объясняется тем, что при растворении полимеров всегда образуется гомогенная система и свободная энергия уменьшается, как, и при получении растворов низкомолекулярных веществ, либо за счет выделения тепла в результате взаимодействия полимера с растворителем, либо за счет увеличения энтропии. При получении же гетерогенной коллоидной системы ее свободная энергия всегда возрастает в результате увеличения поверхности дисперсной фазы. В-четвертых, растворение высокомолекулярных соединений не требует присутствия в системе специального стабилизатора. Лиофобные же золи не могут быть получены без специального стабилизатора, придающего системе агрегативную устойчивость. Наконец, растворы полимеров находятся в термодинамическом равновесии и являются обратимыми системами к ним приложимо известное правило фаз Гиббса. [c.434]

Конденсационные методы — это способы получения коллоидных растворов путем объединения (конденсации) молекул и ионов в агрегаты коллоидных размеров. Система из гомогенной превращается в гетерогенную, т. а, возникает новая фаза (дисперсная фаза). Обязательным условием является пересыщенность исходной систещй. [c.82]

Для получения коллоидных растворов чаще всего применяются энергетически более выгодные конденсационные методы. Дело в том, что в процессе конденсации происходит уменьшение удельной поверхности, что связано с убыванием свободной энергии системы, в то время как при диспергировании удельная поверхность и свободная энергия системы сильно возрастают (за счет энергии, доставляемой системе извне). [c.13]

Гидрофобные золи и растворы высокомолекулярных соединений при их образовании почти всегда загрязняются различными примесями, чаще всего электролитами. Особенно загрязняются золи, в которые в избытке введен стабилизатор. Часто в системе присутствует исходный электролит. Для получения коллоидных растворов с наибольшей устойчивостью необходимо удалять из них примеси. Рассмотрим кратко различные методы очистки золей и растворов высокомолекулярных веществ. [c.372]

Наконец, весьма важными системами Т/Т являются гетерогенные сплавы, к которым принадлежит большинство технических металлов. В зависимости от условий получения сплав может иметь строение, соответствующее молекулярному раствору, коллоидной системе и грубой дисперсной системе. Например, в стали мы встречаемся со всеми переходами от истинного раствора (аустенит) через коллоидные растворы (мартенсит) вплоть до микрогетерогенных систем (перлит). В чугуне дисперсной фазой являются частицы углерода, размеры которых близки к коллоидным. [c.397]

Зигмонди предложил классифицировать коллоидные растворы по способности сухого остатка, полученного в результате осторожного выпаривания жидкости, растворяться в чистой дисперсионной среде. Системы, сухой остаток которых не способен самопроизвольно диспергироваться в дисперсионной среде, он назвал необратимыми. Сюда относятся типичные коллоидные растворы — лиозоли металлов, гидрозоли иодида серебра и сульфида мышьяка и т. д. Обратимыми коллоидными системами он назвал системы, сухой остаток которых при соприкосновении со средой обычно сначала набухает, а затем самопроизвольно растворяется и снова [c.25]

Для очистки лиофобных коллоидов применяются те же методы, что и для очистки растворов высокомолекулярных веществ. Коллоидные системы часто содерж,ат низкомолекулярные растворимые компоненты, которые по той или иной причине необходимо удалить. Таковыми могут быть, например, электролиты, присутствие которых обычно уменьшает стабильность коллоида, так что полученный коллоид следует от них очищать. Общий принцип отделения коллоида от молекулярно-растворенных веществ основан на большой разнице в размерах между коллоидными частицами и молекулами и на способности последних проникать сквозь очень тонкие поры в мембранах. [c.14]

Наиболее типичный процесс для коллоидных систем — коагуляция, т. е. слипание отдельных агрегатов под действием межмолекулярных (не химических) сил. Такие процессы, как физическая адсорбция, электрофорез и т. д., также являются физическими. При взаимодействии коагулятора (вещества, вызывающего коагуляцию) со стабилизатором (веществом, обеспечивающим агрегативную устойчивость системы), а также при получении коллоидных растворов происходят химические реакции. Таким образом, коллоидная химия, как и физическая химия, строится на основе двух наук — химии и физики — с преобладанием второй. В связи с этим коллоидную химию можно было бы переименовать в физическую химию гетерогенных высокодисперсных систем. Связь между физической и коллоидной химией вполне очевидна. При этом обе дисциплины связаны не только между собой, но и с химией неорганической, аналитической, органической, биологической, фармацевтической, а также со специальными дисциплинами. Все они пользуются физико-химическими закономерностями и физико-химическими методами для решения общих и конкретных задач. [c.5]

Полученные тем или иным способом дисперсные системы обычно очищают от примесных молекул или ионов. Очищают также и дисперсные системы естественного происхождения (ла-тексы, сырую нефть, вакцины, сыворотки и др.). Среди методов очистки наиболее распространенным и важным является диализ, разработанный Грэмом. Для этой цели коллоидный раствор, подлежащий очистке, наливают в сосуд, который отделен мембраной от другого сосуда с чистой дисперсионной средой. В качестве полупроницаемой (проницаемой для молекул и ионов, но непроницаемой для частиц дисперсной фазы) мембраны применяют пергамент, целлофан, коллодий, керамические фильтры и другие тонкопористые материалы [3, с. 43]. В результате диффузии все растворимые молекулярные компоненты удаляются через мембрану во внешний раствор. Необходимый градиент концентрации поддерживают путем смены внешнего раствора. Очистка диализом длится обычно несколько суток повышение температуры способствует ускорению процесса, вследствие увеличения скорости диффузии. [c.24]

Нетрудно заметить, что эти группы дисперсных систем грубо-дисперсные, коллоидно-дисперсные и молекулярно-дисперсные — связаны между собой взаимными переходами. Из истинного раствора можно получить коллоидный раствор, который затем можно превратить в грубо-дисперсную систему, и, наоборот, от грубо-дисперсной системы можно перейти к коллоидным растворам, а от коллоидных к истинным. На рисунке 71 представлена схема получения коллоидных растворов по методу диспергирования и конденсации. [c.205]

Превращение гомогенных растворов полимеров в коллоидные дисперсные системы может быть подтверждено ультрамикроскопическими наблюдениями в хорошо очищенных растворах полимеров заметен лишь общий диффузный фон, вызванный расея-нием на гомофазных флуктуациях, тогда как в полученных из них коллоидных системах могут быть обнаружены частицы. [c.320]

Избыток одного из реагентов является необходимым условием для получения достаточно устойчивого золя, и от того, какой из реагентов взят в избытке, зависят многие физические и химические свойства полученного коллоидного раствора. Если, например, приливать азотнокислое серебро к иодистому калию так, чтобы в системе осталось некоторое количество непрореагировавшего иодистого калия, то получаются золи с отрицательно заряженными частицами (стр. 15). Если же в избытке был взят раствор азотнокислого серебра, то частицы золя заряжены положительно. В обоих случаях заряд частиц объясняется преимущественной адсорбцией одноименного иона, находящегося в избытке в растворе, окружающем иодистое серебро. Обычно устойчивость отрицательно заряженных золей иодистого серебра выше, чем положительно заряженных это объясняется тем, что ион адсорбируется сильнее, чем ион Ag+. Строение коллоидных частиц золя, полученного в избытке азотнокислого серебра, можно схематически изобразить так [c.25]

В качестве боковой жидкости часто применяют ультрафильтрат золя или дисперсионную среду, полученную коагуляцией коллоидной системы путем замораживания. Однако если исследуют относительно концентрированные коллоидные растворы с небольшим содержанием электролитов, приготовленная таким способом боковая жидкость обладает все же несколько иной электропроводностью по сравнению с золем. В этом случае при вычислении скорости электрофореза необходимо вводить поправки на распределение напряженности в электрическом поле, что подчас бывает трудно. [c.208]

За последнее время широкое распространение получил способ получения коллоидных растворов при помощи ультразвука. При помещении в ультразвуковую установку сосуда со взвесью грубодисперсного вещества происходит раздробление веществ до коллоидного состояния. Механизм действия ультразвука заключается в быстроте сменяющих друг друга процессов сжатия и расширения системы, подвергающейся действию ультразвука. [c.311]

Так как коллоидные растворы занимают промежуточное положение [между грубо дисперсными системами — суспензиями — и истинными растворами, то можно предположить, что образование коллоидных частиц происходит в качестве промежуточной стадии при всех реакциях получения и растворения осадков. Иначе говоря, при образовании осадка каждое осаждающееся вещество проходит через коллоидное состояние. И, наоборот, при переходе осадка в раствор, когда крупные частички раздробляются до молекулярной (или ионной) степени дисперсности, вещество также должно пройти через коллоидное состояние. [c.361]

Получение коллоидных растворов. Типичные коллоидные системы образуются из веществ, истинно не растворимых в данной жидкости. Эти вещества существуют в золях в виде частиц коллоидной степени дисперсности. Каждая такая частица по отдельности состоит из сотен или тысяч молекул или атомов диспергируемого вещества. [c.266]

При получении коллоидных растворов в углеводородной среде должны быть диспергированы твердые частицы с размером 1 10 —1 10 см. В этом случае диспергированное вещество и дисперсионная среда составляют коллоидную систему как единое целое. Такие коллоидные системы называются золями металлов. Так, в золях платины и золота содержатся частицы металла размером порядка 5-10 см. [c.131]

Способ получения частиц коллоидного размера альтернативный дроблению основан на конденсации вещества, находящегося первоначально в парообразном или растворенном состоянии. Конденсация, т. е. образование частиц твердого или жидкого вещества из его газообразной фазы или раствора, наступает при перенасыщении пара или раствора. Перенасыщение означает увеличение концентрации сверх той величины, которая присуща веществу при данных условиях (температура, природа растворителя). Перенасыщение может быть создано изменением физических условий (температура, давление газа, диэлектрическая проницаемость растворителя и др.), в которых находится исходная гомогенная фаза (пар, раствор), или проведением химической реакции между компонентами гомогенной фазы, при которой образуется новое вещество, являющееся нелетучим или нерастворимым при условиях проведения реакции. Если гомогенная система находится в мета-стабильном состоянии (перенасыщена, перегрета, переохлаждена), то конденсация вызывается введением зародышей новой фазы или иных центров конденсации. Примеры физической конденсации образование тумана (взвеси капель воды в воздухе) при охлаждении влажного воздутса, образование коллоидного раствора канифоли в воде при разбавлении водой спиртового раствора канифоли, образование полукол юидного раствора, сопровождающееся помутнением круто заваренного чая при его охлаждении, проявление треков элементарных частиц в камере Вильсона или в пузырьковой камере. Примеры химической конденсации образование дыма (взвеси частиц сажи в воздухе) при сгорании топлива, сигнальных, маскировочных и других дымов при срабатывании пиротехнических изделий, красивые реакции образования ярко-синего раствора берлинской лазури (коллоидного раствора гексацианоферрата желе-за(1П)) и ярко-красного раствора (коллоидного) тио-цианата железа(1П). Во многих реакциях качественного анализа на присутствие в растворах тех или иных ионов образуются коллоидные растворы. [c.751]

Получение коллоидных растворов. Типичные коллоидные системы образуются из веществ, истинно не растворимых в дан- НОй жидкости. Эти вещества существуют в золях в "виде чаСтиц [c.266]

Источником отходов являются некоторые технологические процессы, особенно связанные с обработкой продуктов кислотами. Это не только приводит к расходованию значительных количеств реактивов, но и к необходимости утилизации отработанных кислот и растворов солей, смолистых веществ и кубовых остатков, "кислых смолок", представляющих собой коллоидные системы, состоящие из масел, олигомеров, полученных при полимеризации непредельных соединений, растворов солей и кислот. [c.366]

Размеры образующихся частиц зависят от условий проведения процесса конденсации, в принципе — от соотношения между скоростями двух одновременно идущих процессов образования зародышей и роста их. Для получения мелких частиц (т. е. частиц дисперсной фазы в будущей дисперсной системе) необходимо значительное преобладание скорости первого процесса над скоростью второго. Практически такие условия создаются либо в весьма разбавленных растворах реагирующих веществ, либо, наоборот, в достаточно концентрированных растворах, когда образуется сразу много зародышей кристаллизации, не успевающих вырасти до больших размеров. В первом случае образуется золь (коллоидная система), во втором получается мелкокристаллический осадок, который можно в определенных условиях перевести в коллоидный раствор. [c.77]

Наиболее сложными кажутся на первый взгляд термодинами-ческие условия получения коллоидных систем методом конденсации. Может даже показаться, что золи, синтезированные, например, в результате химической реакции, образуются самопроизвольно и, следовательно, их получение сопровождается уменьшением свободной энергии системы. Однако не следует забывать, что при химической реакции свободную энергию системы следует сравнивать не со свободной энергией растворов исходных компонентов реакции, а со свободной энергией полученной системы с выкристаллизовавшейся дисперсной фазой- При этом причины неустойчивости коллоидных растворов, полученных методом конденсации, становятся совершенно ясными. [c.240]

Как было выяснено ранее, чем выше дисперсность, тем больше поверхностное натяжение, тем больше склонность к самопроизвольному уменьшению дисперсности. Поэтому для получения устойчивых, т. е. длительно сохраняющихся, суспензий, эмульсий, коллоидных растворов необходимо ие только достигнуть заданной дисперсности, но и создать условия дл я ее стабилизации. Ввиду этого устойчивые дисперсные системы состоят не менее чем из трех компонентов дисперсионной среды, дисперсной фазы и третьего компонента — стабилизатора [c.294]

В реальных условиях на границе адсорбент — раствор молекулы веще ства могут иногда покрывать поверхность не сплошным слоем, адсорбируясь лишь на отдельных активных центрах тогда соотношение (5) даст преуменьшенные значения 5. В других случаях может образоваться несколько слоев, вплоть до объемного заполнения части пор, тогда соотношение (5) даст преувеличенные значения 5. Тем не менее сравнение с данными, полученными при помощи независимых методов, показало, что часто метод дает правильные результаты. К сожалению, определение удельной поверхности — этой важнейшей коллоидно-химической характеристики системы — связано с большими трудностями как методического, так и принципиального характера. Поэтому изложенный метод, дающий правильную ориентировочную оценку величины удельной поверхности, с успехом применяется на практике, например для сравнительной оценки активности различных адсорбентов и катализаторов. [c.113]

Полученные таким методом растворы выдерживали стерилизацию путем кипячения в стеклянных запаянных ампулах в течение 15, 30 и 45 мин без заметных изменений. Однако более тщательные наблюдения, в частности, определения степени дисперсности стерили.эованных золей, показали, что размеры частиц при стерилизации увеличиваются. Увеличение размеров частиц при нагревании происходит за счет агрегации частиц. Из этого следует, между прочим, что при получении коллоидных растворов фосфата хрома можно путем нагревания варьировать степень дисперсности в каком-то определенном диапазоне, не нарушая кинетической устойчивости системы. [c.40]

Системы, которыми занимается коллоидная химия, с дав11их пор обращали на себя внимание исследователей. Еще Ломоносов (в 1751 г.) изучал свойства студней и способы получения коллоидных растворов золота в стекле. Грэм (в 1861 г.) обнаружил, что вещества, образующие растворы, похожие на клей, оче>1ь медленно диффундируют и не проходят через животные мембраны. Это дало ему повод назвать подобного рода растворы коллоидными (от греческих слов /иААя клей и — вид), в отличие от быстро диффундирующих и хорошо кристаллизующихся растворов кристаллоидов. [c.12]

Малое значение и непостоянство осмотического давления лиозолей являются причиной того, что осмометрия, а также эбулио-скопия и криоскопия не применяются для определения численной концентрации или размера коллоидных частиц. Следует, впрочем, заметить, что осмометрические, эбулиоскопические и криоскопиче-ские методы нельзя использовать для определения размера коллоидных частиц не только вследствие указанных причин, но и из-за обычного присутствия в лиозолях электролитов. При очистке лиозолей, например диализом, вместе с посторонними электролитами может удаляться и стабилизующий электролит, что приводит к нарушению агрегативной устойчивости системы, укрупнению частиц и, следовательно, к получению неправильных значений осмотического давления. Кроме того, на результатах осмометрических определений сильно сказывается так называемое мембранное равновесие ), или равновесие Доннана. Это равновесие устанавливается в результате сложного распределения ионов между коллоидным раствором в осмотической ячейке и внешним раствором, о чем подробно сказано в гл. XIV. [c.68]

К собственно коллоидным растворам относятся микрогетероген-ные системы, основные свойства которых определяются наличием коллоидных частиц как отдельной фазы, представляющих собой агрегаты молекул. Характерной особенностью для такого рода систем является не только наличие поверхности раздела, но и то, что получение их происходит не самопроизвольно. Для получений лиофобных коллоидов требуется затрата внешней энергии, в то время как растворы высокомолекулярных соединений получаются самопроизвольно, т. е. так же, как и обычные растворы. [c.328]

Коллоидные частицы проходят через поры фильтровальной бумаги, а также и других обычных фильтров (например, стеклянных, керамических). Это имеет особое значение для химического анализа. Коллоиды, однако, могут задерживаться так называемыми ультрафильтрами, изготовляемыми из коллодия, пергамента и других материалов. Молекулярные веса коллоидов очень большие, например 50 ООО у коллоидной кремневой кислоты, 3000—8000 у коллоидных частиц гидроокиси железа. Это показывает. что коллоидные частицы состоят из большого числа молекул или ионов. Так как в коллоидных растворах общая поверхность коллоидных частиц очень велика, то естественно ожидать, что при столкновениях эти частицы должны слипаться, ибо при этом уменьшается в системе свободная поверхностная энергия. Однако после получения коллоидного раствора процесс слипания коллоидных частиц, называемый коагуляцией, сам по себе происходит чрезвычайно медленно. Объясняется это тем, что полученные коллоидные частицы стабилизированы—зашишены от непосредственного столкновения и слипания слоем адсорбированных на их поверхности ионов, которые обусловливают заряд данной коллоидной частицы. Заряд коллоидной частицы [c.149]

Лиофильные эмульсии образуются самопроизвольно это — термодинамически устойчивые системы. Лиофобные эмульсин (большая часть эмульсий) возникают при механическом, акустическом или электрическом воздействии на смеп1иваемые жидкости либо при выделении новой капельно-жидкой фазы из пересыщенных растворов. Это термодинамически неустойчивые системы, которые могут длительно существовать без механического воздействия только в присутствии эмульгаторов. Лиофильные эмульсин — высокодисперсные (коллоидные) системы, размер их капель не превышает Ю- мм. Лиофобные эмульсии — грубодисперсные системы, размер капель которых лежит в пределах 10- —10" мм склонны к осаждению, приводящему к разделению жидкостей па отдельные слои. Размер капель эмульсии зависит от условий ее получения и физических свойств эмульгаторов. [c.144]

Показатели, полученные таким способом, довольно близко подходят к результатам химических опытов, произведенных при одинаковых условиях с целью определения степени удаления соли. В статье, посвященной этому вопросу (см. ссылку 87), удаление пятнообразующего вещества рассматривается как функция относительной упругости водяного пара в растворителе. При осущест-1влении таких опытов пользовались ванной, 4% объема которой составляло запатентованное моющее средство. Такой ванне в торговом мире присвоено название насыщенная система . Она содержит главным образом коллоидный раствор какого-либо моющего средства, растворенного в растворителе стоддард и, кроме того, небольщое количество воды в растворе. Она представляет собой не эмульсию, а прозрачный раствор, свободно проходящий через фильтр, не меняя своего химического состава. [c.92]

При получении коллоидных систем методом диспергирования работа, затрачиваемая на преодоление межмолекулярных сил при дроблении дисперсной фазы, запасается системой в виде свободной энергии на межфазной поверхности. Избыток свободной энергии делает систему термодинамически неустойчивой. Для придания сист.еме агрегативной устойчивости избыток свободной энергии должен быть уменьшен посредством адсорбции. Однако практически в результате адсорбции никогда не удается избавиться от свободной поверхностной энергии полностью, и поэтому устойчивость типичных коллоидных систем носит обычно временный характер. При дроблении вещества, понятно, увеличивается энтропия системы. Однако увеличение энтропии благодаря сравнительно большим размерам частиц не сказывается сколько-нибудь заметно на устойчивости коллоидного раствора. Только при очень малых межфазных поверхностных натяжениях увеличение энтропии может приводить к самопроизвольному диспергЦ. ойанию и образованию равновесных коллоидных систем. [c.239]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология