Коллоидные растворы

Методы получения

Коллоидные растворы по степени дисперсности занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами. Поэтому все методы получения коллоидных систем можно разбить на две основные группы:

1) диспергирование – дробление крупных частиц до коллоидной дисперсности;

2) конденсация – соединение атомов, ионов или молекул в более крупные частицы (агрегаты) коллоидных размеров.

К общим условиям получения коллоидных систем независимо от применяемых методов относятся следующие:

1) нерастворимость вещества дисперсной фазы в дисперсной среде;

2) достижение коллоидной дисперсности частиц дисперсной фазы;

3) наличие третьего компонента – стабилизатора. При соблюдении всех условий синтеза коллоидных систем любое вещество можно получить в коллоидном состоянии.

Например, хлорид натрия в бензоле можно получить в коллоидном состоянии, так как он не растворяется в бензоле.

Для очистки дисперсных систем от растворенных в них веществ Т. Грэм предложил воспользоваться способностью мелкопористых пленок (мембран) задерживать частички дисперсной фазы и свободно пропускать ионы и молекулы. Этот способ был назван диализом.

Диализ– процесс очистки коллоидных растворов, основанный на свойстве полупроницаемой мембраны пропускать примеси ионов и молекул малых размеров и задерживать коллоидные частицы.

Очищаемую дисперсную систему помещают в сосуд, изготовленный из мелкопористого материала или обладающий мелкопористым дном; сосуд омывается проточной дистиллированной водой. Согласно законам диффузии, ионы и молекулы растворенного вещества, составляющего примесь, проникают через мелкопористый материал в дистиллированную воду, а частицы дисперсной фазы остаются в дисперсной системе.

Скорость диализа мала, но ее можно значительно увеличить, воспользовавшись действием электрического поля на ионы растворенной примеси. Такой метод очистки называют электродиализом.

Эпектродиапизатор – это сосуд, разделенный мембранами на три отсека, из которых средний содержит очищаемую систему, а в крайних размещены электроды и циркулирует жидкость, однородная с веществом дисперсной среды очищаемой системы. В этих условиях при большой разности потенциалов дисперсная система быстро очищается от электролита.

В настоящее время диализ используют во многих производствах, например, при обработке многих продуктов питания и при вымачивании соленого мяса, рыбы. Электролиз применяется для очистки пищевого желатина, клея, красителей, целлюлозы и других веществ. Особенно эффективен он в медицине. Например, на принципе электродиализа основано действие аппарата "искусственная почка", позволяющего очищать кровь больного от вредных продуктов жизнедеятельности. Этим методом удаляют соли из молочной сыворотки, при этом повышается содержание в ней лактозы и белков. Такая сыворотка используется в диетическом питании.

Используя мелкопористые материалы, дисперсные системы можно концентрировать, "продавливая" дисперсную среду вместе с растворенными в ней веществами через ультрафильтры. Этот метод называется ультрафильтрация.

Рис. 6. Строение мицеллы золя иодида серебра

Ультрафильтрация– процесс отделения дисперсной фазы от дисперсионной среды путем фильтрования коллоидных растворов через полупроницаемые мембраны. Ультрафильтрация в пищевой промышленности широко применяется для концентрирования белковых, крахмальных растворов. В производстве таких продуктов, как молоко, молочная сыворотка. Ультрафильтрационные мембраны отличаются от мелкопористых материалов тем, что каждая пора открывается в сторону низкого давления и любая малая частица проходит через мембрану, тогда как крупные остаются на ее поверхности.

Для отделения дисперсной фазы в золях широко используют центрифуги. Методом центрифугирования производится сепарация молока, отделение мелкокристаллических осадков.