Будь-яка речовина може бути отримано в колоїдному стані при дотриманні наступних умов:
- мала розчинність ДФ, тобто погане спорідненість до дисперсійному середовищі,
- розміри частинок ДФ (10 -9 ÷ 10 -6 м),
- присутність в системі стабілізатора.
У біологічних системах, наприклад в крові людини, міститься малорозчинні солі кальцію, магнію, холестерин та ін. Малорозчинні речовини. Ці системи являють собою ліофобні колоїдні розчини. Їх називають ліозолі або золями.
За розмірами частинок дисперсної фази колоїдні розчини займають проміжне положення між грубодисперсними системами (гетерогенними) і істинними розчинами (гомогенними системами). Тому методи одержання колоїдних розчинів підрозділяються на наступні принципові напрями:
· Діспергаціонние методи. Вони пов'язані з подрібненням ДФ гетерогенних систем в присутності стабілізатора до колоїдного стану.
· Конденсаційні методи. Вони пов'язані з об'єднанням молекул або іонів в істинних розчинах в більші колоїдні частинки.
· Окрему групу становлять методи пептізаціі. в яких ступінь дисперсності системи не змінюється.
Диспергація гетерогенних систем здійснюється механічним шляхом в колоїдних млинах, електричним розпиленням в вольтової дузі або за допомогою ультразвуку.
Конденсаційні методи засновані на проведенні хімічних реакцій в розчинах з утворенням нерозчинних або важкорозчинних речовин. При цьому використовуються різні типи реакцій: відновлення, окислення, розкладання, гідроліз і т.д. необхідними умовами є:
- використання досить розбавлених розчинів,
- невеликий надлишок одного з реагуючих речовин, яке виконує роль стабілізатора утворюються колоїдних частинок.
До конденсаційних методів відноситься також метод заміни розчинника:
- в істинному розчині хороший розчинник заміщається на поганий для даної речовини, це призводить до зменшення взаємодії між речовиною і розчинником і укрупнення частинок речовини до колоїдних (наприклад, розбавлення духів водою).
Метод пептізаціі вперше був запропонований биохимиками. На відміну від інших методів освіти колоїдних розчинів при пептізаціі не відбувається зміни ступеня дисперсності частинок. Іони або молекули пептизаторів, адсорбируясь на поверхні колоїдних частинок свежеполученной осаду, обумовлюють їх перехід в золь.
Пептизація - процес, зворотний коагуляції. За механізмом дії розрізняють адсорбційну (безпосередню) і діссолюціонную (посередню або хімічну) пептизацію:
- при безпосередній пептізаціі на поверхні частинок перед їх поділом адсорбується доданий пептизаторів.
- при посередньої пептізаціі на поверхні частинок адсорбується продукт взаємодії пептизаторів з речовиною дисперсної фази (знову отриманий пептизаторів).
Пептизація грає істотну роль в миючому дії мив і детергентів (ПАР), в підвищену розчинну здатності сироватки крові по відношенню до ряду плохорастворімих в воді речовин, в диспергування свіжоутвореними тромбів під дією пептизаторів - антикоагулянтів, в емульгування жирів в кишечнику за допомогою жовчних кислот перед їх всмоктуванням, врозсмоктування атеросклеротичних бляшок, ниркових і печінкових каменів і ін.
БУДОВА МІЦЕЛИ ліозолі
Ліофобні колоїдні розчини утворюються в присутності стабілізатора - електроліту, іони якого, адсорбируясь на частинках дисперсної фази, утворюють на них подвійний електричний шар (ДЕС), що забезпечує стійкість дисперсної системи.
Міцела ліозолі - це мікросистема, що складається з мікрокристалів дисперсної фази, оточеного сольватованих іонами стабілізатора.
Будова міцели золю залежить від умов його отримання.
Міцела складається з електронейтральності агрегату і ионогенной частини. Маса колоїдної частинки зосереджена головним чином в агрегаті, що представляє собою сотні атомів і молекул, тобто частинку кристалічної решітки даного труднорастворимого речовини.
Іоногенні частина підрозділяється на адсорбційний і дифузний шари. При утворенні ионогенной частини відбувається виборча адсорбція іонів стабілізатора. Згідно з правилом Панета-Фаянсу, першочерговим спорідненістю володіють іони, що входять до складу кристалічної решітки агрегату або ізоморфні до неї. Вона називаються потенціалопределяющего іонами. тому визначають знак заряду ядра міцели, тобто частинки твердої дисперсної фази.
Ядром міцели ліозолі називається мікрокристал малорастворимого речовини, на поверхні якого адсорбовані потенціалопределяющего іони, що повідомляють йому заряд.
Поблизу зарядженої поверхні ядра за рахунок електростатичного притягання групуються протівоіони стабілізатора, які знаходяться в рідкій фазі міцели. Таким чином міцела, як і будь-яка гетерогенна система, що містить рухомі іони, має на межі поділу фаз подвійний електричний шар (ДЕС).
Частина протиіонів щільно прилягає до ядра міцели, частково компенсуючи його заряд. Ці протівоіони називаються адсорбційним шаром або "нерухомою" частиною ДЕС. Ядро разом з адсорбційним шаром противоионов називається гранулою. Гранула має такий же знак заряду, який у потенциалопределяющих іонів, тобто у ядра.
Решта протівоіони, необхідні для компенсації заряду гранули, розташовуються навколо гранули більш пухко, тобто рухомо або вільно. Цю частину противоионов називають дифузним шаром ДЕС.
Гранула разом з навколишнім її дифузним шаром противоионов становить міцелу. На відміну від гранули міцела електронейтральна і не має строго певних розмірів.
I. Навчальні завдання:
1. Розглянемо освіту міцели колоїдного розчину йодиду срібла при взаємодії розбавлених розчинів нітрату срібла і йодиду калію, взятого в надлишку. Роль стабілізатора в цьому випадку виконують іони K + і J - надлишкової кількості KJ. Процес описується рівнянням:
m AgNO3 + (m + n) KJ ® m AgJ · n J - + n K + + m KNO3
Катіони Ag + є потенціалопределяющего.
3. Освіта колоїдного розчину Fe (OH) 3 методом пептізаціі при додаванні електроліту - пептизаторів FeCl3. Будова отриманої міцели.
Пептизація полягає в дезагрегации свіжоприготованого пухкого осаду Fe (OH) 3 за рахунок додавання невеликої кількості FeCl3. При цьому ступінь дисперсності фактично не змінюється, тому що частинки пухкого осаду вже мають колоїдні розміри. FeCl3 адсорбується на поверхні частинок осаду, повідомляючи їм заряд і переводячи їх у зважений стан. При цьому золь буде позитивний за рахунок іонів Fe 3+. виконують роль потенциалопределяющих іонів. Будова міцели в цьому випадку має вигляд:
Це приклад безпосередньої або адсорбційної пептізаціі.
Хімічна пептизація або діссолюціі має місце при додаванні HCl в якості електроліту. В цьому випадку HCl, взаємодіючи з поверхнею осаду, утворює продукт FeOCl, іони якого будуть стабілізатором:
n Fe (OH) 3 + n HCl ® n FeOCl + n H2 O
n Fe (OH) 3 «n FeO + + n Cl -
Згідно з правилом Панета-Фаянсу потенціалопределяющего іонами будуть іони FeO +. тому золь буде позитивний.
II. Практична робота: