Дисперсных систем

Все способы получения дисперсных систем можно разделить на две группы: диспергирование и конденсация.

Методы диспергирования чаще всего используют для получения микро- и макродисперсных систем. Диспергирование проводят в коллоидных мельницах и дезинтеграторах.

Ультрамикродисперсные системы получают за счёт объединения атомов или молекул в агрегаты с образованием микро- и субмикрокристаллов или аморфных частиц.

Лиофильные эмульсии образуются самопроизвольно и термодинамически устойчивы. Они возникают вблизи критической температуры смешения двух жидких фаз.

Лиофобные эмульсии получают при механическом, акустическом или электрическом эмульгировании, а также при конденсационном образовании капель дисперсной фазы в пересыщенных растворах или расплавах. Они термодинамически неустойчивы и могут длительно существовать только в присутствии эмульгаторов — веществ, облегчающих диспергирование и препятствующих коалесценции вследствие образования адсорбционно-сольватных слоёв на поверхности капель или пузырьков.

Коалесценция происходит, например, при обезвоживании нефти, при проведении синтезов органических веществ в эмульсиях, при изготовлении латексных изделий, при нанесении лако-красочных покрытий аэрозольным методом.

Наиболее эффективные эмульгаторы — это мицеллообразующие ПАВ, растворимые высокомолекулярные вещества и некоторые высокодисперсные твёрдые тела.

Дуговой метод получения дисперсных систем заключается в возбуждении в воде электрического разряда между двумя проволоками из серебра, золота или железа. Пары металла, образовавшиеся в зоне электрической дуги, конденсируются в микро- или субмикрокристаллы, которые сорбируют на своей поверхности ионы гидроксида. Возникшие частицы приобретают отрицательный заряд, и коллоидный раствор стабилизируется.

Метод подбора растворителя состоит в выборе растворителя, который даёт с диспергированным веществом истинный раствор и сам растворяется в дисперсионной среде. Так получают коллоидные растворы высокомолекулярных веществ в воде.

Метод образования труднорастворимых веществ основан на получении дисперсной фазы в дисперсионной среде за счёт химических реакций (гидролиза, окисления, восстановления, обмена). Этим методом получают высокодисперсные однородные по степени дисперсности системы. Гидролизом можно получить коллоидный раствор гидроксида железа.

Окислительно-восстановительные реакции наблюдаются при получении коллоидного раствора золота: раствор H[AuCl₄] восстанавливают формалином:

2H[AuCl₄] + 3СН₂О + 3Н₂О ® 2Au¯ + 8HCl + 3HCOOH.

Субмикрокристаллы золота адсорбируют ионы ОН^– из раствора и образуют коллоидный раствор красного цвета.

Обменная реакция неполного осаждения используется для получения коллоидных растворов сульфидов: через очень разбавленный раствор As₂O₃ медленно пропускают пузырьки H₂S, при этом возникают частицы As₂S₃ . Частицы As₂S₃ адсорбируют ионы HS^– и S^2– из раствора и окрашивают его в жёлтый цвет.

Приготовление коллоидного раствора требует повышенной чистоты — малейшие загрязнения могут его разрушить. Для увеличения устойчивости коллоидного раствора применяют методы диализа и электродиализа (схему установки см. на рис. 7.1).

Рис. 7.1. Схема электродиализной установки:

1, 5 — электроды; 2, 4 — анодная и катодная камеры;
3 — камера обессоливания; 6 — источник постоянного тока;
7, 8 — ионообменные мембраны

Коллоидные системы с уменьшенной концентрацией ионов в растворе сохраняются
в течение десятков лет.