Химия - Коллоидные системы

28 февраля 2011

Коллоидные системы — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями. Или это система, в которой дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющие размер хотя бы в одном из измерений от 1 до 1000 нм, распределены в другой фазе, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию и именуемой дисперсионной средой.

Размеры коллоидных частиц варьируются в пределах от 0.001 до 0.1 мкм. В свободнодисперсных коллоидных системах частицы не выпадают в осадок.

Основные свойства

• Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.
• В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча.
• Дисперсные частицы не выпадают в осадок за счёт броуновского движения.

Основные виды

• дым — взвесь твёрдых частиц в газе.
• туман — взвесь жидких частиц в газе.
• суспензия — взвесь твёрдых частиц в жидкости.
• эмульсия — взвесь жидких частиц в жидкости.
• пена — взвесь газа в жидкости или твёрдом теле.
• гель — взвесь жидких частиц в твёрдом теле.
• сплав — взвесь твёрдых частиц в твёрдом теле.
• золь — ультрамикрогетерогенные дисперсная система.
• аэрозоль — состоит из мелких твёрдых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде

Коллоидные системы, применяемые в химическом анализе

Из коллоидных систем наибольшее значение для химического анализа имеют гидрозоли — двухфазные микрогетерогенные дисперсные системы, характеризующиеся предельно высокой дисперсностью, в которых дисперсионной средой является вода — наиболее часто применяемый в аналитической практике растворитель. Встречаются также органозоли, в которых дисперсионной средой являются неводные растворители. В результате молекулярного сцепления частиц дисперсной фазы из золей при их коагуляции образуются гели. При этом не происходит разделения фаз; другими словами, переход золей в гель не является фазовым превращением.

При образовании геля вся дисперсионная среда прочно связывается поверхностью частиц дисперсной фазы и в ячейках пространственной структуры геля. Гели способны обратимо восстанавливать свою пространственную структуру во времени, но после высушивания наступает разрушение их структуры и они теряют эту способность.

Коллоидные свойства галогенидов серебра

В процессе титрования галогенид-ионов растворами солей серебра получаются галогениды серебра, весьма склонные к образованию коллоидных растворов. В присутствии избытка Наl-ионов, то есть до точки эквивалентности при титровании галогенидов ионами серебра или после точки эквивалентности при титровании ионов серебра галогенидами, вследствие адсорбции Hal-ионов взвешенные частицы AgHal приобретают отрицательный заряд:

mAgHal + nНаl →m • nНаl

В присутствии избытка Ag±ионов взвешенные частицы приобретают положительный заряд:

mAgHal + nAg →m • nAg

Таким образом, заряд взвешенной частицыm•nHal илиm•nAg определяется зарядом ионов, адсорбированных на поверхности ядра мицеллыm, и зависит от наличия в системе избытка Hal или Ag, обусловливающих отрицательный или положительный заряд взвешенной частицы золя. Помимо адсорбционного слоя, находящегося на поверхности ядра мицеллы и обусловливающего определенный электрический заряд, в состав мицеллы входит также часть ионов противоположного знака, образующих второй слой ионов.

Например, в процессе титрования иодида калия раствором нитрата серебра

Ag + NO₃ + К + I → AgI + K + NO₃

образуются мицеллы следующего строения:

а) мицеллы, образуемые Ag при избытке нитрата серебра: {m• nAg •NO₃ }x • xNO₃

б) мицеллы, образуемые AgI при избытке иодида калия {m • nI •K}x • xK

Коллоидные частицы, несущие одноимённые электрические заряды, отталкиваются друг от друга. Силы взаимного отталкивания мешают частичкам сблизиться настолько, чтобы произошло взаимное притяжение. В то же время заряженные частички обладают высокой адсорбционной способностью, они притягивают к себе частицы, несущие обратные по знаку электрические заряды, и образуют с ними малорастворимые соединения. В первую очередь на поверхности заряженных коллоидных частиц адсорбируются те ионы, которые дают наименее растворимые осадки с ионами, входящими в состав этих частиц. Кроме того, адсорбируются те ионы, концентрация которых наибольшая. Например, при осаждении AgI могут соосаждаться вместе с ним Вr, Cl, SCN и другие ионы. При титровании галогенидов, не содержащих посторонних примесей, осадком адсорбируются имеющиеся в растворе Наl-ионы, сообщая частичкам AgHal отрицательные заряды. И в том, и в другом случаях результаты титрования искажаются. Поэтому требуется строго соблюдать условия осаждения, рекомендуемые в методиках определения тех или иных веществ.

Анализ коллоидных систем

Существует несколько методов анализа коллоидных систем, среди них есть химические и физико-химические методы: анализ с помощью адсорбционных индикаторов; методы на основе измерения рассеяния проходящего света; методы на основе измерения скорости седиментации.

Просмотров: 3489

<<< Когезия (физика)

Лиофильность и лиофобность >>>