РЕФЕРАТ

на тему:

Колоїди і колоїдні розчини.

Колоїдні часточки можуть мати різну внутрішню структуру, що істотно позначається на способах утворення колоїдних розчинів і на їхніх властивостях. Існують такі три типи внутрішньої структури первинних часточок колоїдних роз-мірів.

І тип — суспензоїди (або необоротні колоїди, ліофобні колоїди). Так називають колоїдні розчини металів, їхніх оксидів, гідроксидів, сульфідів та інших солей. Первинні час-точки дисперсної фази колоїдних розчинів цих речовин за своєю внут-рішньою структурою не відрізняються від структури відповідної ком-пактної речовини і мають молекулярну або іонну кристалічну ре-шітку. Суспензоїди — типові гетерогенні високодисперсні системи, властивості яких визначаються дуже сильно розвинутою міжфазовою поверхнею. Від суспензій вони відрізняються вищою дисперсністю. Суспензоїдами їх назвали тому, що, як і суспензії, вони не можуть три-валий час існувати, коли немає стабілізатора дисперсності. Необо-ротними їх називають тому, що осади, які лишаються при випакову-ванні таких колоїдних розчинів, не утворюють знову золю в разі кон-такту з дисперсійним середовищем. Ліофобними (з грецького: «ліос» — рідина, «фобіо» — ненавиджу) їх назвали, гадаючи, що особливі вла-стивості колоїдних розчинів цього типу зумовлені дуже слабкою вза-ємодією дисперсної фази і дисперсійного середовище. Концентрація ліофобних золів невелика, звичайно менша за 0,1%'. В'язкість таких золів мало відрізняється від в'язкості дисперсійного середовища.

Ліофобні золі, як взагалі дисперсні системи, відповідно до їх проміжних положень між молекулами і великими тілами, можна добути двома способами: диспергуванням, тобто подрібненням великих тіл, і конденсацією молекулярно- або іоннорозчинених речовин. Подрібнення за допомогою дроблення, молоття, розтирання дає порівняно крупнодисперсні порошки (> 60 мкм). Більш тонкого по-дрібнення досягають за допомогою спеціальних апаратів — колоїдних млинів, або застосовуючи ультразвук.

Метод конденсації полягає в утворенні нерозчинних сполук за до-помогою реакцій обміну, гідролізу, відновлення, окислення. Здійсню-ючи ці реакції в сильно розбавлених розчинах і з деяким надлишком одного з компонентів, дістають не осади, а колоїдні розчини. До кон-денсаційних методів належить також добування ліозолів за допомогою заміни розчинника. Наприклад, колоїдний розчин каніфолі можна добути, виливаючи її спиртовий розчин у воду, в якій каніфоль не розчи-няється.

Як було з'ясовано раніше, чим вища дисперсність, тим більша вільна поверхнева енергія, тим більша схильність до само-вільного зменшення дисперсності. Тому щоб мати стійкі, тобто які тривалий час зберігаються, суспензії, емульсії, колоїдні розчини, треба не тільки досягти заданої дисперсності, а й створити умови для її стабілізації. Через це стійкі дисперсні системи складаються не менше як з трьох компонентів: дисперсійного середовища, дисперс-ної фази і третього компонента — стабілізатора дисперсної системи.

Стабілізатор може мати іонну і молекулярну, часто високомолекулярну, природу. Іонна стабілізація золів ліофобних колоїдів пов'я-зана з наявністю малих концентрацій електролітів, що створюють іонні пограничні шари між дисперсною фазою і дисперсійним середови-щем.

Високомолекулярні сполуки (білки, поліпептиди, полівініловий спирт та інші), які добавляють для стабілізації дисперсних систем, називають захисними колоїдами.

Адсорбуючись на межі поділу фаз, вони утворюють у поверхневому шарі сітчасті і гелеподіб-

Рис. 1. Розчини міцелярних колоїдів: молекулярний роз-чин (а), колоїдні розчини з сферичними (б) та пластинча-стими (в) міцелами.

Дифільна молекула: 1 — вуглеводневий радикал; 2 — полярна

(—СООН, —ОН, —МН;) група.

ні структури, що створюють структурно-механічний бар'єр, який перешкоджає об'єднанню часточок дисперсної фази. Структурно-меха-нічна стабілізація має вирішальне значення для стабілізації суспензій, паст, пін, концентрованих емульсій.

II тип — асоціативні, або міцелярні, колоїди. Їх називають також напівколоїдами. Колоїдно-дисперсні часточки цього типу виникають при достатній концентрації дифільних моле-кул низькомолекулярних речовин за допомогою асоціації їх в агре-гати молекул — міцели — сферичної або пластинчастої форми (рис. 1).

Молекулярний, істинний розчин Міцелярний, колоїдний розчин (золь)

Міцели — це скупчення правильно розміщених молекул, що утри-муються переважно дисперсійними силами.

Утворення міцел є характерним для водних розчинів миючих ре-човин (наприклад, мил — лужних солей вищих жирних кислот) і де-яких органічних барвників з великими молекулами; в інших середови-щах, наприклад в етиловому спирті, ці речовини розчиняються з утво-ренням молекулярних розчинів.

1Дифільними називають молекули, які складаються з вуглеводнево-го радикалу, що має спорідненість до неполярних розчинників, і гідрофільної (по-лярної) групи, що має спорідненість до води.

III тип — молекулярні коло їди. їх називають також оборотними, або ліофільними (від грецького «філіо» — люблю), ко-лоїдами. До них належать природні і синтетичні Високомолекулярні речовини з молекулярною масою від десяти тисяч до кількох мільйо-нів1. Молекули цих речовин мають розміри колоїдних часточок, тому такі молекули називають макромолекулами.

Розбавлені розчини високомолекулярних сполук — це істинні, гомогенні розчини, які в разі граничного розбавляння підлягають за-гальним законам розбавлених розчинів. Розчини високомолекулярних сполук можна приготувати також з високою масовою концентрацією — до десяти і більше процентів. Але мольна концентрація таких розчинів мала внаслідок великої молекулярної маси розчиненої речовини. Так, 10%-ний розчин речовини з молекулярною масою 100 000 є приблизно 0,0011 М розчином.

Для того щоб дістати розчини молекулярних колоїдів, досить при-вести суху речовину в контакт з відповідним розчинником. Неполярні макромолекули розчиняються у вуглеводнях (наприклад, каучуки — в бензолі), а полярні макромолекули — в полярних розчинниках (на-приклад, деякі білки у воді і водних розчинах солей). Речовини цього типу назвали оборотними колоїдами тому, що після випаровування їх розчинів і добавляння нової порції розчинника сухий залишок знову переходить у розчин. Назва ліофільні колоїди виникла з припу-щення (як виявилося, помилкового), що сильна взаємодія з середо-вищем зумовлює відмінність їх від ліофобних колоїдів.

Розчинення макромолекулярних колоїдів проходить через стадію набухання, яка є характерною якісною особливістю речовин цього типу. При