ЛЕКЦІЯ 1.2. МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ КДС
Розміри частинок в дисперсних системах є проміжними між звичайними гетерогенними системами та істинними розчинами. Отримати колоїдні системи можна двома основними шляхами: диспергуванням більш великих часток або конденсацією окремих молекул істинного розчину. Тому всі способи одержання дисперсних систем діляться на дві основні групи: диспергаційні і конденсаційні.
1.3.1. Диспергаційні способи
Для отримання колоїдних систем диспергуванням необхідно затратити зовнішню механічну енергію на подолання міжмолекулярних сил і збільшення вільної поверхневої енергії речовини. Технічно це здійснюється дробленням, подрібненням, розтиранням на дробарках, жорнах, кульових млинах і інше. Роздроблення до 10-7м досягається у спеціальних колоїдних млинах, у яких диспергована речовина знаходиться у вузькому зазорі між ротором, що швидко обертається (10-20 тис. об/хв) і нерухомим корпусом; для цих цілей також використовують ультразвук. Диспергування зазвичай ведуть, додаючи стабілізуючі речовини, що перешкоджають злипанню роздрібнених частинок.
1.3.2. Конденсаційні способи
Методи, засновані на освіті частинок в результаті кристалізації або конденсації, називають конденсаційними. Конденсаційні методи дозволяють отримувати дисперсні системи з гомогенних середовищ. Поява нової фази відбувається при пересиченні середовища. Пересичення, тобто створення концентрацій, що перевищують рівноважні, можна викликати проведенням хімічної реакції або фізичного процесу. Залежно від цього розрізняють хімічні і фізичні конденсаційні методи.
У разі хімічної конденсації нова фаза виникає при протіканні реакцій, що призводять до утворення нерозчинних в даному середовищі речовин. Це можуть бути реакції відновлення, окислення, обміну, гідролізу. При конденсаційному освіту дисперсних систем спочатку відбувається утворення зародків твердої фази, а потім - зростання цих зародків. Для виникнення дисперсної системи необхідно, щоб швидкість утворення зародків перевершувала швидкість їхнього зростання.
Розглянемо на конкретних прикладах основні типи застосовуваних хімічних реакцій.
1)Реакції гідролізу (одержання гідрозолю гідроксиду заліза)
Fe3+ + ЗН2O → Fe(OH)3(тв.) + 3H+(100 ° С)
2)Реакції утворення нерозчинних комплексів (одержання гідрозолю берлінської лазурі)
3[Fe(CN)6]4- + 4Fe3+ → Fe4 [Fe(CN)6]3 (тв.)
3)Реакції обміну (одержання гідрозолю сульфіду миш'яку)
As2O3 + 3H2S → As2S3 (тв.) + 3H2O.
4)Реакції утворення малорозчинних солей (одержання гідрозолю йодида срібла)
Ag+ + I-→ AgI(тв.)
5)Редокс-реакції. Найбільш різноманітні способи хімічної конденсації, засновані на процесах окислення-відновлення. Отримання гідрозолю сірки
2H2S + O2→ 2S (тв.) + 2Н2O.
Відновленням селенистої кислоти гідразином можна отримати гідрозоль селену
H2SeO3 + N2H4 → Se (тв.) + 3H2O + N2.
Гідрозоль золота отримують відновленням аурату калію формальдегідом
2KAuO2 + ЗНСНО + К2СO3→ 2Аu (тв.) + ЗНСООК + КНСO3 + Н2O.
Всі наведені вище реакції застосовні не тільки для отримання високодисперсних систем, але і макрокристалічних опадів. Таким чином, системи з різним ступенем дисперсності можуть бути отримані в залежності від умов проведення реакції.
Інший конденсаційний спосіб одержання дисперсних систем - фізична конденсація, яка може бути проведена методом заміни розчинника. Беруть речовину, практично нерозчинну у воді, і готують досить концентрований або навіть насичений істинний її розчин в етиловому спирті (іноді в ацетоні). Кілька крапель такого розчину вносять в набагато більший (50-100 мл) об'єм води. У результаті в багатьох випадках утворюється гідрозолі. Таким шляхом можна отримати гідрозолі фосфору, сірки, селену, каніфолі, парафіну, холестерину і т. д. У газовому середовищі за допомогою конденсації парів різних речовин одержують аерозолі. За допомогою спільної конденсації речовини, нерозчинної одна в одній, можна отримувати золі. Зокрема, так отримують золі деяких металів в органічних розчинниках.