С. Егоров - Коллоидная химия. Шпаргалка

Поскольку при отщеплении иона водорода на поверхности частицы освобождается элементарный заряд отрицательного электричества, а отщепление каждого иона гидроксила – заряд положительного электричества, то частицы амфолитоида с преобладанием кислотных свойств заряжены в нейтральной среде отрицательно. Если в нейтральной среде основные свойства амфолитоида преобладают над кислотными, то суммарный заряд поверхности частиц является положительным.

Для амфолитоида существует обменная емкостьпоглощения катионов и анионов, которая зависит от рН среды. Рассмотрим процессы происходящие в амфолитоидах.

Пусть имеет место процесс поглощения ионов амфолитоидом с преобладанием кислотных свойств над основными. В нейтральной среде у коллоидной частицы емкость поглощения катионов больше емкости поглощения анионов. При постепенном подкислении среды кислотные свойства амфолитоида ослабляются, а основные свойства усиливаются, поскольку уменьшается число отщепляемых ионов водорода.

При этом уменьшается емкость поглощения катионов, но увеличивается емкость поглощения анионов. При определенной кислотности среды кислотные и основные свойства амфолитоида уравниваются, и, при условии одинаковой адсорбируемости катионов и анионов емкость поглощения катионов становится равной емкости поглощения анионов.

Наряду с описываемыми процессами происходит изменение заряда поверхности коллоидных частиц: меняются величина и знак ζ-потенциала. В нейтральной среде частицы данного амфолитоида заряжены отрицательно. По мере увеличения кислотности величина отрицательного потенциала частиц уменьшается, и при определенном значении рН ζ-потенциал становится равным нулю. Такое состояние называется изоэлектрическим состоянием. Значение рН, при котором система находится в изоэлектрическом состоянии, называется изоэлектрической точкой.

Если имеет место амфолитоид с преобладанием кислотных свойств, то его изоэлектрическая точка ниже 7 (т. е. коллоид переходит в изоэлектрическое состояние в кислой среде). Чем сильнее выражены кислотные свойства, тем меньше изоэлектрическая точка. У амфолитоидов с преобладанием основных свойств, наоборот, изоэлектрическая точка выше 7 (т. е. коллоид переходит в изоэлектрическое состояние в щелочной среде). Чем сильнее выражены основные свойства, тем выше изоэлектрическая точка.

Таким образом, можно сделать следующий вывод: с увеичением рН увеличивается количество адсорбируемых катионов, или емкость обмена катионов; с уменьшением рН увеличивается адсорбция анионов, или емкость обмена анионов.

Значит, для амфолитоидов характерно явление перезарядки частиц, вызываемое изменением реакции среды.

Основными методами для приготовления коллоидных растворов являются диспергационныйи конденсационный.

Диспергационный методзаключается в дроблении массивных частиц твердой фазы до соответствующей степени дисперсности. Конденсационный метод основан на том, что частицы коллоидной дисперсности образуются из растворов или газовой фазы. Необходимо также упомянуть т. н. метод пептизации, который основан на превращении рыхлых осадков, состоящих из частиц коллоидной степени дисперсности, в коллоидный раствор.

При использовании диспергационного метода твердые частицы дробят механическим или электрическим способом. Механическое дробление в лабораторных условиях до необходимой степени дисперсности осуществляют с помощью специальных агатовых или стальных ступок. В процессе растирания раздробленные частички слипаются, поэтому, необходимо использовать дополнительно жидкое стабилизирующее вещество, которое может смачивать поверхность частицы, препятствуя их агрегации. Для измельчения вещества до 100–300 нм можно применять шаровые мельницы. В цилиндрическом сосуде находятся соответствующее твердое тело, жидкость и стабилизирующее вещество, а также металлические шары, которые при вращении цилиндра непрерывно перекатываются и измельчают твердое вещество. Для более тонкого дробления частиц используют коллоидные мельницы. Твердое вещество подвергают предварительному дроблению, затем смешивают с дисперсионной средой и стабилизирующей добавкой, после этого смесь подают через отверстие в мельницу. Жидкость со взвешенными частицами твердой фазы приобретает большую скорость благодаря быстрому вращению.

Электрический методявляется одновременно диспергационным и конденсационным. Его используют для приготовления коллоидных растворов благородных металлов, для чего к двум электродам из благородного металла, погруженным в жидкость, подводят электрическое напряжение. Электроды вначале замыкают под жидкостью, затем отводят один от другого. В результате имеет место образование электрической дуги, как следствие, повышается температура, происходит испарение металла. Затем в результате перепада температур происходит образование кристаллов металла коллоидной степени дисперсности.

В конденсационном методепринято выделять способ физической конденсации, при этом твердая фаза образуется в результате конденсации из газообразной фазы, и способ химической конденсации, когда твердая фаза образуется в результате химической реакции. В обоих случаях необходимо образование мелких частиц. Один из механизмов конденсации заключается в том, что вначале происходит зарождение кристалла, линейные размеры которого затем увеличиваются. Для образования кристаллов малых размеров скорость образования кристаллических зародышей должна быть высокой, а скорость линейного роста кристаллов – малой. Примером конденсационного метода является получение коллоидного раствора иодида серебра. Приготовляют разбавленные растворы нитрата серебра и иодида калия, затем смешивают их. В результате химической реакции образуется иодид серебра, который практически нерастворим. В результате имеет место образование зародышей кристаллов иодида серебра коллоидной степени дисперсности.

Другим механизмом конденсационного методаявляется первоначальное возникновение аморфных частиц, которые постепенно упорядочиваются, превращаясь в кристаллы. Такой процесс имеет место при образовании оксидных пленок. Вначале образуются частицы сравнительно большой степени дисперсности, затем в них возникают внутренние механические напряжения, что приводит к образованию трещин, дроблению частицы на кристаллики коллоидной степени дисперсности.