|
|
Оглавление4. Потенциометрическое титрование 5. Электрическая проводимость и ее использование для анализа растворов электролитов 6. Кондуктометрическое титрование 7. Поверхностные явления и адсорбция 9. Криоскопия. Температуры замерзания растворов 10. Кинетика химических реакций в растворах 11. Коллоидные системы, их образование и свойства 12. Коагуляция лиофобных и лиофильных коллоидных растворов 13. Оптические свойства коллоидных систем Основные правила работы в лабораторном практикуме Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгу12. Коагуляция лиофобных и лиофильных коллоидных растворовСуществуют коллоидные растворы — золи, которые образуются в результате непосредственного взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды. Такие коллоиды называются лиофильными (гидрофильными в случае водной дисперсионной среды) или растворами высокомолекулярных соединений (ВМС). Эти коллоиды характеризуются: 1) устойчивостью в электролитах умеренной концентрации; 2) высокой вязкостью; 3) оптической однородностью при просмотре под ультрамикроскопом; 4) способностью образовывать студни без отделения дисперсной фазы от дисперсионной среды. Лиофильными свойствами обладают гидрозоли желатина, белка, крахмала, мыла и др. Схематическое строение такой частицы дано на рис. 39а. а) б) Рис. 39. Схема строения коллоидной частицы: а) гидрофильного коллоида; б) гидрофобного коллоида Существует другой класс коллоидных растворов, устойчивость дисперсной фазы которых обусловлена особыми условиями образования этих коллоидов. Для того чтобы возникло взаимодействие дисперсной фазы таких коллоидов с дисперсионной средой, т. е. создались условия для сольватации, и тем самым осуществилась их устойчивость, необходимо наличие электрических зарядов у таких частиц. Коллоиды, агрегативная устойчивость которых обусловлена электрическим зарядом их частиц (величиной ζ-потенциала), называют лиофобными, или гидрофобными. Свойства этих коллоидов противоположны тем, которыми ранее характеризовались лиофильные коллоиды, то есть: 1) они теряют устойчивость при прибавлении электролитов небольшой концентрации; 2) они имеют вязкость, близкую к вязкости дисперсионной среды; 3) частицы их отчетливо отмечаются в ультрамикроскопе; 4) потеря устойчивости сопровождается отделением дисперсной фазы от дисперсионной среды. Схема строения коллоидной частицы гидрофобного золя дана на рис. 39б. Разделяя коллоиды на эти два класса, различные по своим свойствам, все же следует иметь в виду, что существуют коллоидные системы, обладающие признаками обоих этих классов. Так, например, гидрат окиси алюминия показывает многие свойства, присущие лиофильным коллоидам, но по чувствительности к электролитам его все же приходится относить к лиофобным. К гидрофобным коллоидам относятся: почвенные гидрозоли, извлекаемые растворами натриевых солей и едким натрием из почвы; гидрозоли гидрата окиси железа; гидрозоль хлористого серебра, молоко, хлеб, масло, маргарин, майонез и многие другие золи, преимущественно минерального происхождения. Гидрофобные коллоидные системы термодинамически неустойчивы. У мицелл всегда существует стремление к укрупнению их при столкновении в процессе броуновского движения, укрупнение частиц ведет к уменьшению свободной поверхностной энергии за счет уменьшения суммарной величины поверхности частиц. Процесс укрупнения коллоидных частиц в золях путем их слияния с последующим разрушением дисперсионной системы называется коагуляцией. Процесс осаждения укрупненных частиц твердой фазы называется седиментацией. При процессах коагуляции происходит ряд изменений коллоидной системы: уменьшение числа коллоидных частиц, понижение величины электрокинетического потенциала, изменение окраски или помутнение гидрофобных коллоидов, изменение вязкости гидрофильных коллоидов, задержка коллоидных веществ на простых фильтрах и т. д. Все эти явления связаны и представляют собой результат основного изменения при коагуляции — образование агрегатов коллоидных частиц, настолько крупных по размерам, что они уже не в состоянии обнаруживать присущие коллоидным частицам свойства. Хорошо известны примеры коагуляции природных жидкостей — свертывание молока, крови, выпадение росы и т. д. Процесс коагуляции всегда связан с изменением степени дисперсности и обусловлен агрегативной неустойчивостью коллоидных систем. В коагуляции принято различать две стадии, или два периода, — скрытую коагуляцию, когда невооруженным взглядом еще нельзя наблюдать каких-либо внешних изменений в золе; и явную коагуляцию, когда процесс агрегации частиц дисперсной фазы золя легко обнаруживается визуально (изменение цвета, помутнение раствора, выпадение осадка). Факторы коагуляции коллоидных систем могут быть весьма разнообразны. Так, например, коагуляция может быть вызвана повышением температуры, длительным диализом, добавлением электролитов, разного рода механическими воздействиями (размешиванием, встряхиванием, взбалтыванием), сильным охлаждением, ультрацентрифугированием, концентрированием, пропусканием электрического тока, а также действием на данный золь других золей. В ряде случаев коагуляция может происходить в результате чисто химических реакций, протекающих в золях, — явление старения золя. Наиболее важным и наиболее изученным фактором коагуляции гидрофобных золей является действие электролитов. Практически все электролиты, если взять их в достаточном количестве, способны вызвать коагуляцию коллоидных растворов. Помимо электролитов, коагуляция гидрофобных коллоидов может быть вызвана смешиванием в определенных количественных соотношениях с другими гидрофобными золями, гранулы которых имеют противоположный заряд. Это явление носит название взаимной коагуляции. В ряде случаев при добавлении к золям электролитов, содержащих многовалентные ионы со знаком заряда, противоположным заряду коллоидных частиц, может наблюдаться не коагуляция, наоборот, стабилизация и даже перемена знака дзета-потенциала. Это явление получило в коллоидной химии название перезарядки золей, или гетерокоагуляции. Коагуляция гидрофобных (лиофобных) коллоидов Чтобы вызвать коагуляцию гидрофобных коллоидов, к ним необходимо прибавить незначительное количество разбавленного раствора электролита. Это является отличительным признаком лиофобных коллоидов от лиофильных, для которых, как уже было сказано, необходимо прибавление концентрированного раствора электролита. Внимание! Авторские права на книгу "Физическая и коллоидная химия. Лабораторный практикум. Учебное пособие" (Под ред. Белопухова С.Л.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
