ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коллоидное состояние из "Качественный химический полумикроанализ" В 1861 г. английский химик Томас Грем исследовал диффузию растворенных веществ через мембраны из пергаментной бумаги. Для этих опытов он пользовался прибором, называемым диализатором (рис. 9). [c.127] Исследуемый раствор наливается в диализатор , подвешенный в банку с водой. [c.127] При опытах с растворами различных веществ было замечено, что растворимые кристал-лические соединения, как сахар, хлорид натрия и другие соли, легко проходят через мембрану, а некристаллические или так называемые аморфные вещества, как желатина, кремневая кислота, альбумин, гидроокись железа, или совсем не диффундируют или диффундируют очень медленно. Соответственно этому Г рем разделил все вещества на два класса, кристал-яоиды и коллоиды. Различие в скоростях, с ко-горыми вещества этих двух классов диффундируют в растворе, было положено в основу метода разделения смесей таких веществ, а также использовано для приготовления коллоидов. [c.127] С тех пор многие так называемые коллоидные вещества были приготовлены в кристаллической форые, а многие типичные кристаллические соединения, как Na l, получены в коллоидном состоянии. Поэтому классификация Грема теперь не соответствует фактам. Многочисленные исследования в этой области показали, что кристаллическое или коллоидное состояние вещества зависит исключительно от условий, при которых оно было получено. Термин коллоид сохранен для обозначения состояния вещества, но не определенного класса веществ. [c.128] Дисперсные системы. В настоящее время коллоидные рас-творы обычно рассматривают как системы, принадлежащие к классу дисперсных систем. Последние представляют собой системы, в кo тopыx одно вещество в мелко раздробленном состоянии распределено или диспергировано в другом веществе, представляющем собой среду. Мелко раздробленное вещество называется дисперсоидом или внутренней фазой, а среда, в которой происходит диспергирование, называется дисперсионной средой или внешней фазой. [c.128] Дисперсные системы значительно различаются по степени дисперсности одни из них — грубые суспензии, частицы которых можно ввдеть с помощью обыкновенного микроскопа, другие являются истинными растворами, в которых растворенные частицы представляют собой молекулы или ионы. Между ними находятся коллоидные растворы. Представляет ли собой дисперсная система истинный раствор, коллоидный раствор или грубую суспензию, зависит не от природы вещества, но исключительно от размера дисперсных частиц. [c.128] Дисперсная фаза может быть твердой, жидкой или газообразной подобно этому и дисперсионная среда может быть в одном из этих трех состояний вещества. Если твердое вещество диспергировано в газе, например в воздухе, дисперсная система называется дымом. Туман состоит из жидких частиц, диспергированных в газе. [c.128] Различают два класса золей, а именно суспензоиды и эмульсоиды. [c.129] Суспензоиды. К этому классу относятся золи таких веществ, как сульфид мышьяка, берлинская лазурь, гидроокись железа, галогениды серебра и металлы. Золи этих веществ очень мало отличаются от воды по своей вязкости и поверхностному натяжению. Если золь выпарить досуха, остаток при обработке его водой не переходит снова в коллоидное состояние. По этой причине такие золи называют иногда необрати-мьши золями. Иногда же их называют гидрофобными золями,-так как они не обладают свойством поглощать воду. [c.129] Эмульсоиды. Эта группа включает золи таких веществ, как желатина, крахмал, альбумин и другие органические вещества. Золи этих веществ имеют вязкость, значительно больше вязкости воды. Из-за сходства с эмульсиями их называют эмульсоидами. Они являются обратимыми в том смысле, что, будучи выпарены досуха, при обработке водой снова переходят в коллоидное состояние. Так как они поглощают воду, их иногда называют гидрофильными золями. Эмульсоиды обыкновенно получают, обрабатывая горячей водой одно из вышеупомянутых веществ. При охлаждении образуется гель (отличие от суспензоидов). [c.129] Приготовление коллоидов. Дисперсные частицы коллоида по своим размерам занимают промежуточное положение между частицами истинного раствора и грубой суспензией, и, естественно, намечаются два способа их приготовления. Можно из мельчить разными способами грубые частицы до размера коллоидных частиц, это дисперсионный метод . Или соответствующим способом можно вызвать соединение молекул истинного раствора в более крупные агрегаты это — конденсационный метод . [c.129] Для иллюстрации дисперсионного метода, который часто называют пептизациеи, можно привести приготовление коллоидного раствора dS. Если осажденный dS тщательно промыть, приготовить его суспензию в воде, а затем обработать сероводородом, получится опалесцирующий золь dS. При этом процессе H2S пептизирует крупные частицы dS. Некоторые виды глин и другие минеральные вещества при растирании их под водой образуют коллоидные растворы. Замечательный и эффективный способ приготовления золей таких металлов, как Au, Ag и Pt, состоит в образовании вольтовой дуги под водой между стержнями из этих металлов. Для стабилизации золя к воде прибавляют немного NaOH. [c.129] Некоторые свойства коллоидов . Если луч света проходит горизонтально через коллоидный раствор, его путь в растворе ярко освещен вследствие отражения света ог коллоидных частичек (явление Тиндаля). При наблюдении освещенного пути с помощью микроскопа, установленного под прямым углом к пути луча, можно видеть, что последний состоит из мириадов освещенных частиц, находящихся в непрерывном движении (броуновское движение). Микроскоп, приспособленный для наблюдения под прямым углом к световому лучу, называется ультрамикроскопом. С его помощью можно обнаружить коллоидные частицы настолько мелкие, что их нельзя увидеть в обыкновенный микроскоп. [c.130] Осаждение коллоидов. Для осаждения коллоида необходимо, чтобы его частицы соединялись в более крупные агрегаты. Осаждение происходит, когда эти последние достигают достаточных размеров. В этом случае действие силы тяжести значительно превосходит рассеивающее действие броуновского движения. Однако соединению частиц препятствует их взаимное отталкивание, так как все частицы данного коллоида несут электрический заряд одного и того же знака. Если эта теория осаждения правильна, то при смешивании в надлежащем соотношении двух противоположно заряженных коллоидов их заряды должны нейтрализоваться и оба коллоида выпадут в осадок. Опыт подтверждает это предположение при смешивании соответствующих количеств золей Ре(ОН)з и AssSs оба золя осаждаются. [c.131] Обычно коллоиды коагулируют, прибавляя электролит. В этом случае нейтрализация зарядов частиц обусловливается адсорб цией противоположно заряженных ионов электролита. Так, от прибавления НС1 к золю AsaSs осаждается AsaSs, потому что отрицательный заряд золя АзгЗз нейтрализуется положительно заряженными ионами НзО+. Количество электролитов, необходимое для коагуляции данного золя, зависит от величины заряда иона. Чем больше валентность иона, тем больше его коагулирующая способность. [c.131] Коагулирующее действие ионов К+, Ва и А1 на золь AseSt можно приблизительно выразить отношением 1 20 1000. Подобно этому двухвалентные ноны S значительно сильнее осаждают золь Fe(OH)s, чем одновалентные ионы С1 , а трехвалентный анион [Fe( N)6]= является еще более сильным коагулянтом. Следует помнить, что если количество прибавленного электролита значительно превосходит требуемое, то избыток электролита бу- 1ет пептизировать коллоид в результате коллоид получит противоположный заряд и останется неосажденным. [c.131] Электролиты даже в умеренных концентрациях являются хорошими коагулянтами для суспензоидов, но не для эмульсоидов. Только прибавление очень больших количеств электролита вызывает осаждение и эмульсоида. [c.131] Значение коллоидов в аналитической химии. Коллоидные системы занимают промежуточное положение между грубыми суспензиями и истинными растворами, и, возможно, что при каждом образовании осадка осаждающееся вещество проходит через коллоидное состояние наоборот, при переходе вещества в раствор, т. е. лри измельчении его до частиц молекулярных размеров, оно также должно пройти через коллоидное состояние. Однако в качественном анализе приходится довольно редко иметь дело с коллоидами. Это объясняется тем, что практически при всех процессах присутствуют электролиты и отсутствуют эмульсоиды. Случается, однако, что при промывании осадка, когда электролит отмыт водой, гидроокиси и сульфиды проходят через фильтр, образуя коллоидный раствор. По этой причине к промывной воде прибавляют немного электролита, например NH4NO3. [c.132] Гидроокиси, осажденные из слабо кислых растворов, имеют положительный заряд, а в щелочной среде отрицательный заряд. В первом случае образующийся осадок высокодисперсного вещества адсорбирует анионы, а во втором — катионы. Если осадить, например, Ре(ОН)з при pH, равном 4—5, из раствора, содержащего ионы S0=, то большое количество последних будет адсорбировано и останется в осадке при промывании. Если же осаждение производить в аммиачной среде, то осадок сначала будет адсорбировать 0Н , и, получив отрицательный заряд, частицы осадка притянут из раствора эквивалентное количество катионов. Поэтому при осаждении гидроокисей из аммиачных растворов всегда в большей или меньшей мере происходит адсорбция катионов, например Са++, Mg- + и особенно Со++, Ni++, Мп++ и др. Промыванием осадка электролитом часто не удается полностью удалить адсорбированные катионы. [c.132] Вернуться к основной статье