nekrasovI (1114433), страница 214

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 214)

Представители коллоидов другой группы молекул жидкой фазы не адсорбнруют. Подобные коллоиды носят название л"офобных (в частности, для воды— г и д р о ф о б н ы х). В их золях отдельные частицы пе окружены пленкой жидкой фазы, и последняя при образовании более крупных агрегатов в ннх не вкточается. Примером гидрофобного коллоида может служить сернистый мышьяк, примерами гидрофнльных — кремневая кислота и окись железа. " м Помимо вещества той среды, в которой они распределены, коллоидные частицы способны адсорбнровать и другие присутствующие в жидкой фазе молекулы, а также — что особенно важно — ионы. Так как свойства поверхности у одинаковых коллоидных частиц одни и те же, все онн заряжаются при этом одн он ме ни о: адсорбнрующне преимущественно катионы — положительно (положительные коллоиды), адсорбирующие главным образом апноны — отрицательно (отрицательные коллонды).

Положительными при обычных условиях получения являются, в частности, гндрозоли окислов металлов, отрицательными— пшрозоли сернистых соединений (а также кремневой кислоты).' " Знак заряда коллоидных частиц может быть установлен на опыте, так как под действием постоянного электрического тока положительные коллоиды передвигаются к катоду, а отрицательные — к аноду. При изучении этого явления (называемого электрофорезом) исследуемый гидрозоль помещают в нижнюю часть снабженной кранамн (3-образной трубки (рис. Х-65), затем закрывают оба крана, промывают верхнюю часть прибора, заполняют ее водой и опускают в нее электроды.

После открывания обоих кранов н включения постоянного тока в трубке начинает происходить электрофорез. Передвижение котлондных частиц от одного полюса к другому особенно легко наблюдать в случае цветных золей непосредственно по изменению уровня окрашенного слоя жидкости в обоих коленах трубки. Электрофорез находит ряд технических применений. Например, при гроизводстве фарфора с его помощью освобождают глину от примесей окислов железа. Метод основан на том, что частицы взболтанной в воде глины заряжаются отрицательно, тогда как частицы окиси железа— рв Б.

В, пекрзсав я. Четвертая грулла лериодииесиоя системы Б!О положительно. При пропускании сквозь взвесь электрического тока у анода собирается очень чистая глина." та Из изложенного выше следует, что в состав коллондиой частицы, кроме непосредственно образуюшего ее вещества, могут входитьтакже тесно с ней связанные молекулы жидкой фазы и адсорбированные ионы. Кроме того, в окружающей среде около частицы неизбежно должны находиться ионы противоположного знака. Рассматриваемая в совокупности со всем и этими дополнениями коллоидная частица носит название иииеллы„а часть последней, включающая в себя только н е и о с р е д с т в е н н о связанные с коллоидиой частицей молекулы и ионы, — грануяьь Например, в состав полученного гндролнзом ГеС!в гндрозоля окиси железа, кроме ГетОг, входят еше вода, адсорбированные коллондной частицей ионы Ге" и окружающие ее в жидкой фазе ионы С!'.

Общая формула мицеллы этого гидрозоля имеет впд х ГетОг у НтО.з Ге-+ За С!', а гранулы — хГезОг чНгО з Ге". Подобным же образом обшая формула мицеллы гидрофобного золя АзтБг имеет вид х АзтБг в БН'+ з Н', а гранулы — х АэзЯг з БН'. Схематически это часто изображают так: Подобные схематические формулы мицелл и гранул выражают состав тех и других лишь к а ч ест в он н о, т. е. указывают их составные части, но не дают представления об относительных количествах этих частей. Хотя между частицами каждого золя и действует взаимное притяжение по закону всемирного тяготения, но возникающие таким путем силы очень малы. Несравненно большее значение для возможности стяжения частиц друг с другом имеет взаимодействие их поверхностных слоев (ср.

рнс. й11-11). Однако заметно сказаться оно может только на расстояниях меньше ! мк. т. е. при столь тесном соприкосновении, которое возникает лишь вследствие столкновения частиц в процессе их беспорядочного движенияти В результате проявления сил стяжения наступает коагуляция золя, т. е.

слнпание его частиц друг с другом и образование нз них более сложных агрегатов. Достигнув известной величины, частицы становятся уже неспособными удерживаться во взвешенном состоянии н выделяются из той среды, в которой они были распределены, — происходит седииенгация коллоида. Как следует из изложенного, коагуляция пред. ставляет собой процесс укрупнения частиц золя, а еедиментация— конечный результат этого процесса. Однако термином коагуляцин часто охватывают и то и другое вместем Важнейшим фактором, противодействующим коагуляции, является наличие на коллоидных частицах электрических зарядов. Вследствие их однонменностн движущимся навстречу друг другу частицам лишь в крайне редких случаях удается сойтись настолько блико, чтобы между ними могли достаточно эффективно проявиться силы стяжения.

В результате содержашнй сильно заряженные коллоидные частицы золь заметно ие коагулирует даже при долгом хранении, т. е. является весьма устойчивым. Очевидно, что лишение коллоидных частиц их электрического заряда (хотя бы частичное) должно понижать устойчивость волей и способствовать их коагуляции. Такое разряжение в случае гидрозолей может быть проще всего достигнуто добавлением к коллоидному раствору электролитов.

Хотя при этом вводится одинаковое число положи- з 5. Коллоидм тельных и отрицательных зарядов, но в непосредственно окружающей коллоидную частицу «ионной атмосфере» всегда несколько преобладают ионы, противоположно заряженные, которые частицей преимущественно и адсорбируются. Так как введение электролита сильно повышает общую концентрацию ионов в растворе, условия для их адсорбции становятся весьма благоприятными и первоначальный заряд частиц быстро нейтрализуется, следствием чего является коагуляция золя. Природный процесс коагуляции электролитами широко осуществляется в устьях рек, где приносимые ими коллоиды и взвеси осаждаются под действием солей морской воды.

Коагуляция электролитами гидрофобиых коллоидов обычно происходит легко, и для достижения седимеитации достаточно уже сравнительно небольших концентраций ионов. Напротив, коагуляция гидрофильных коллоидов, частицы которых покрыты слоем адсорбнроваиных молекул воды, идет значительно труднее, и их седимеитация иногда наступает лишь при очень высоких концентрациях электролита."-~ Осадки коллоидов (коагулягы) имеют различную структуру. Лиофобиые коллоиды при седимеитации ие увлекают с собой жидкую фазу н выпадают в виде тонких порошков или хлопьев.

Напротив, лиофильиые коллоиды увлекают значительные количества жидкой фазы, что и обусловливает с т у д е и и с т ы й характер их осадков. Золи некоторых лиофильиых коллоидов (например, желатииы) даже нацело застывают в студиеобразиую массу (желе, студень). Подобные коагуляты, содержащие в своем составе увлеченную жидкую фазу, называют обычно гелями (для воды в качестве жидкой фазы — г и д р о г ел я м и).~-м В зависимости от отношения образующихся при седимеитацииосадков к воде (или соответственно другой жидкой фазе) коллоиды делятся иа обратимые и необратимые. Осадки первых при соприкосновении с чистой водой вновь самопроизвольно переходят в нее с образованием золя.

Так ведет себя, например, гуммиарабик. Напротив, осадки необратимых коллоидов при простом соприкосновении с жидкой фазой самопроизвольно в нее не переходят. Примерами необратимых коллоидов могут служить кремневая кислота, окись железа, Аз«Ь, и т. д.м»7 Хотя при простом соприкосновении осадков необратимых коллоидов с чистой водой воли не образуются, однако иногда оии могут быть получены, если к воде добавить ничтожное количество электролита. Ионы последнего, адсорбируясь иа частицах осадка, заряжают нх одноименно, в результате чего частицы отталкиваются друг от друга и распределяются по всему объему жидкой фазы.

Процесс образования золя действием очень небольших концентраций электролитов иа осадки необратимых коллоидов носит название лепгизации. Оиа является одним из важнейших дисперсиоииых методов получения волей.м м Помимо рассматривавшихся выше гидрозолей, все большее практическое значение приобретают дисперсиые системы в газообразной среде, образованные частицами твердых веществ, (ды мы) или капельками жидкостей (ту м а н ы). Если средой является воздух, то такие системы называют аэрозолями. Примером аэрозоля может служить табачный дым (средний диаметр частиц 0,25 мк).

Искусственные дымы находят применение для маскировки в военной технике, а туманы из растворенных в минеральных маслах ядохимикатов являются эффективным средством борьбы со многими вредителями сельского хозяйства и леса." В электрическом поле высокого напряжения частицы аэрозолей подвергаются электрофореэу, причем; достигнув электродов, они теряют свой заряд и осаждаются. Электрофорез аэрозолей находит ряд 612 Х. Четвертая группа периодической системы важнейших практических применений для очистки газов от взвешенных в них твердых н жидких частиц. В одних случаях такая очистка бывает необходима для возможности проведения производственных процессов (например, очистка БО, прн контактном получении НхЬО«), в других— при ее помощи улавливают различные уносимые отходящими газами ценные вещества. Использование электрофореза позволяет во много раз ускорить процесс копчения пищевых продуктов.

Наконец, электрофорез аэрозолей очень важен с санитарно-гигиенической точки зрения, так как позволяет очищать выпускаемые на воздух газы от вредных отходов производствачя Быстрое развитие химин коллоидов обусловлено большим значением изучаемых этой наукой явлений для самых различных областей человеческой практики. Такие, казалось бы, совершенно различные вопросы, как жизненные процессы в организмах, образование в природе некоторых минералов, структура и урожайность почв и т.

д., оказываются тесно связанными с коллондным состоянием вещества. Коллоидная химия служит также научной основой ряда промышленных производств (искусственного волокна, резины и др.). ДОЛО 1ЯЕния 1) Различие ряда свойств таких веществ, кан сахар, соли и т. п., с одной сто. роны, плей, желатина н т. п. — с другой, в частности явно выраженная способность к образованию кристаллов у первых н видимое ее отсутствие у вторых, послужило основанием для разделения всех веществ иа два класса — кристаллоидов н коллоидов (от греческого слова «колл໠— клей). Разделение зто было введено еще при самом возникновении учения о коллоидах — в 00-х годах прошлого столетия.

Однако с течением времени все более определенно выяснялось, что не существует «крнсталлоидов» н «коллоидов» как таковых, а одно и то же вещество в зависимости от условий может быть получено н в «кри. сталлоилиом» и в «коллоид~ом» состоянии. Например, мыло образует в воде холланд. иый раствор, а в спирте — истинный. Лаже из такого типичного «крнсталлоида», как поваренная соль, удается приготовить коллоидиый раствор, есля в качестве среды пользоваться, например, бензолом.

Характеристики

Список файлов книги