Лиофобные коллоидные растворы

В биологических системах, например в крови человека, содер­жатся малорастворимые соли кальция, магния, а также холесте­рин и другие малорастворимые вещества, существующие в виде лиофобных коллоидных растворов. В литературе такие коллоид­ные растворы часто называют золями или лиозолями.

Так как коллоидные частицы имеют очень малые размеры, то суммарная поверхность S всех частиц в коллоидном растворе получается чрезвычайно большой. Это, в свою очередь, создает в системе огромную свободную поверхностную энергию: G_s = gS. Согласно второму закону термодинамики такие системы явля­ются термодинамически неустойчивыми, в них самопроизволь­но происходят процессы, сопровождающиеся уменьшением сво­бодной энергии ( G_S < 0). Одним из таких самопроизвольно протекающих процессов является объединение коллоидных частиц в более крупные агрегаты, приводящее к уменьшению суммарной поверхности раздела фаз ( S < 0). Однако в природе лиофобные коллоидные растворы могут существовать длительное время без существенных изменений. Это обеспечивается присутствием ста­билизатора, молекулы или ионы которого, адсорбируясь на по­верхности частиц, увеличивают их сродство к дисперсионной среде и препятствуют слипанию частиц между собой. Из всего ска­занного выше следует, что лиофобные коллоидные растворы мо­гут образовываться и существовать при соблюдении следующих основных условий:

- малая растворимость дисперсной фазы, т. е. плохое срод­ство ее к дисперсионной среде;

- определенные размеры частиц дисперсной фазы (10^-9 -10^-6 м);

- присутствие в системе стабилизатора.

Любое вещество может быть получено в коллоидном состоя­нии, необходимо лишь создать соответствующие условия. На­пример, при растворении хлорида натрия в воде (хорошем растворителе) самопроизвольно получается истинный раствор. При растворении же соли в органическом растворителе (плохом для NaCl) в присутствии правильно подобранного стабилизатора можно получить коллоидный раствор хлорида натрия в этом раствори­теле.

Получение лиофобных коллоидных растворов. Коллоидные растворы по размерам частиц дисперсной фазы занимают про­межуточное положение между грубодисперсными системами (гетерогенными) и истинными растворами (гомогенными систе­мами). Поэтому коллоидные растворы можно получать двумя путями: измельчением крупных частиц до размеров коллоид­ных в присутствии стабилизатора - диспергационные методы -или объединением молекул и ионов в истинных растворах в бо­лее крупные коллоидные частицы - конденсационные методы.

Конденсационные методы. В основе этой группы методов лежат главным образом химические реакции, в результате ко­торых образуется малорастворимое вещество в виде микрокри-чталлов. Необходимыми условиями являются:

- использование достаточно разбавленных растворов;

- небольшой избыток одного из реагирующих веществ, ко­торое выполняет роль стабилизатора образующихся коллоид­ных частиц.

Примером может служить получение золя иодида серебра реакцией обмена при избытке одного из реагентов:

или золя гидроксида железа(Ш) реакцией гидролиза FeCl3 при кипячении:

Знаком обозначаются микрокристаллы малорастворимого вещества.

К конденсационным методам относится также метод замены растворителя. Суть метода заключается в том, что в истинном растворе какого-либо вещества хороший растворитель заменяет­ся на плохой для данного вещества. Таким способом, например, можно получить водный коллоидный раствор серы, добавляя к истинному раствору серы в этаноле воду, или коллоидный рас­твор душистых веществ, разбавляя одеколон или духи водой.