56. Методы получения коллоидных систем: диспергирование, физическая и химическая конденсация, замена растворителя, пептизация.

Поскольку коллоидные системы по размеру частиц занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами, то методы их получения можно разделить на две группы: диспергационные и конденсационные.

Диспергационные методы основаны на измельчении дисперсной фазы. Диспергирование с образованием лиофильных коллоидных систем происходит самопроизвольно за счет теплового движения. Образование лиофобных коллоидных систем требует затрат энергии. Для достижения требуемой степени дисперсности применяют:

• механическое дробление с помощью шаровых или коллоидных мельниц: осуществляется с помощью коллоидных мельниц – быстро вращающийся механизм ударного действия (v = 150 м/с): измельченные частицы вещества для диспергирования смешивают с жидкостью, содержащей стабилизатор - взвесь; частицы взвеси приобретают скорость, ударяются о неподвижные выступы, разбиваются на мелкие частицы

• измельчение с помощью ультразвука: осуществляется при помощи ультразвука; колебания воздуха с большой частотой (10⁵ …10⁶ Гц); пъезоэлектроические осцилляторы; применяют для получения коллоидных растворов смол, гипса, графита, красителей, крахмала и т.д.

• электрическое диспергирование (для получения золей металлов);

химическое диспергирование (пептизацию): Пептизацией называется процесс получения золей из студней или рыхлых осадков при действии на них некоторых веществ, способных хорошо адсорбироваться на поверхности коллоидных частиц и таким путем сообщать им способность перехода в золь. При пептизации происходит не изменение степени дисперсности частиц, образующих студень или осадок, а только их разъединение. Пептизаторы способствуют образованию двойного слоя ионов на поверхности частиц осадка, придавая золю агрегативную устойчивость. Различают пептизацию непосредственную и посредственную в зависимости оттого, что адсорбируется на поверхности частиц перед их разделением: прибавленное вещество (стабилизатор) или продукт его взаимодействия с веществом частиц. Примером посредственной пептизации может служить получение золя Fе(ОН)₃. Адсорбирующиеся на поверхности частиц ионы образуются в результате химической реакции взаимодействия разбавленной соляной кислоты на студенистый осадок Fe(OH)₃, предшествующей пептизации. При этом часть расположенных на поверхности молекул Fе(ОН)₃ взаимодействует с НС1 и образует молекулы FeOCI, которые пептизируют осадок.

Диспергирование, как правило, проводят в присутствии стабилизатора. Это может быть избыток одного из реагентов, ПАВ, белки, полисахариды.

Конденсационные методы состоят во взаимодействии молекул истинных раствор с образованием частиц коллоидных размеров, что может быть достигнуто как физическими, так и химическими методами.

Физическим методом является метод замены растворителя (напрмер, к истинному раствору канифоли в спирте добавляют воду, затем спирт удаляют).

Химическая конденсация состоит в получении коллоидных растворов путем химических реакций с образованием труднорастворимых соединений:

AgNO₃ + KI = AgI_(т) + KNO₃

2HАuCl₄ + 3H₂O = 2Au_(т) + 8HCl + 3O₂

57. Методы очистки коллоидных систем: диализ, электродиализ и ультрафильтрация. Устойчивость и коагуляция коллоидов.

Все методы основаны на свойстве некоторых материалов – полупроницаемых мембран – пропускать ионы и молекулы небольших размеров и задерживать коллоидные частицы. К ним относятся целлофан, пергамент, коллодий – это пористые тела. Их непроницаемость для коллоидных частиц обусловлена: 1) меньшей массой молекул; 2) меньшим размером молекул; 3) коэффициент диффузии коллоидных частиц меньше на несколько порядков, чем для ионов или молекул. Диализ (предложил Грэм) позволяет очистить коллоидную систему от низкомолекулярных примесей: концентрация примесей больше в золе, чем в растворителе. Простейший диализатор - мешочек из полупроницаемого материала, в который заливается диализируемая жидкость. Мешочек опускается в сосуд с водой. При диализе растворенное кристаллическое вещество проходит через мембрану, а коллоидные частицы, неспособные проникать через полупроницаемую перегородку, остаются в виде очищенного коллоидного раствора. Природа мембраны (перегородки) может быть различной (бычий пузырь, пергамент, коллодий, целлофан и др.). Скорость диализа может быть от нескольких суток до нескольких месяцев. Электродиализ используется для более быстрой и полной очистки золей, осуществляется с помощью прибора электродиализатора, который состоит из 3-х частей. В среднюю часть, которая отделена от двух других полупроницаемой мембраной, наливают золь. В крайних помещены электроды. При подключении к электродам разности потенциалов катионы диффундируют через мембрану к катоду , анионы соответственно к аноду. Преимущество этого метода заключается в возможности удаления даже следов электролитов.

Ультрафильтрация основана на отделении дисперсной фазы от дисперсионной среды путем фильтрования коллоидных растворов через особые плотные пленки – ультрафильтры, способные задерживать коллоидные частицы. Для ускорения ультрафильтрацию проводят под давлением. Ультрафильтрацию широко используют для очистки воды, белков, нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов. Ультрацентрифугирование – осаждение коллоидных частиц в центрифугах с вакуумом (скорость оборотов центрифуги 60 тыс. об/мин). Этим методом можно осадить не только коллоидные частицы, но и макромолекулы белков; а также определить радиус коллоидных частиц и молекулярный вес ВМС (белков, нуклеиновых кислот, вирусов). Этим методом получают чистые вакцины (например, против гриппа), биопрепараты (-глобулин), кровезаменители.