Коллоиды

Силикатный гидроколлоид.

Коллоидные системы (коллоиды, др.-греч. κόλλα — клей и εἶδος — вид) — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями и эмульсиями.

Размеры коллоидных частиц варьируются в пределах от 10^-7 до 10^-5 см. В свободнодисперсных коллоидных системах (дымы, золи) частицы не выпадают в осадок.

Основные свойства

• Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.
• В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча (эффект Тиндаля).
• Дисперсные частицы не выпадают в осадок за счёт броуновского движения.

Основные виды

• дым — взвесь твёрдых частиц в газе.
• туман — взвесь жидких частиц в газе.
• суспензия — взвесь твёрдых частиц в жидкости.
• эмульсия — раствор жидкости в жидкости.
• пена — раствор газа в жидкости или твёрдом теле.
• гель — раствор жидкости в твёрдом теле.
• сплав — раствор твёрдого тела в твёрдом теле.

Коллоидные системы, применяемые в химическом анализе

Из коллоидных систем наибольшее значение для химического анализа имеют гидрозоли — двухфазные микрогетерогенные дисперсные системы, характеризующиеся предельно высокой дисперсностью, в которых дисперсионной средой является вода — наиболее часто применяемый в аналитической практике растворитель. Встречаются также органозоли, в которых дисперсионной средой являются неводные (органические) растворители. В результате молекулярного сцепления частиц дисперсной фазы из золей при их коагуляции образуются гели. При этом не происходит разделения фаз; другими словами, переход золей в гель не является фазовым превращением.

При образовании геля вся дисперсионная среда (например, вода в гидрозоле) прочно связывается поверхностью частиц дисперсной фазы и в ячейках пространственной структуры геля. Гели способны обратимо восстанавливать свою пространственную структуру во времени, но после высушивания наступает разрушение их структуры и они теряют эту способность.

Коллоидные свойства галогенидов серебра

В процессе титрования галогенид-ионов растворами солей серебра получаются галогениды серебра, весьма склонные к образованию коллоидных растворов. В присутствии избытка На1--ионов, то есть до точки эквивалентности при титровании галогенидов ионами серебра или после точки эквивалентности при титровании ионов серебра галогенидами, вследствие адсорбции Hal--ионов взвешенные частицы AgHal приобретают отрицательный заряд:

mAgHal + nНаl- --> =[AgHal]m • nНаl-

В присутствии избытка Ag+-ионов (то есть до точки эквивалентности при титровании ионов серебра галогенидами или после точки эквивалентности при титровании галогенидов ионами серебра) взвешенные частицы приобретают положительный заряд:

mAgHal + nAg+ --> [AgHal]m • nAg+

Таким образом, заряд взвешенной частицы [AgHal]m•nHal- или [AgHal]m•nAg+ определяется зарядом ионов, адсорбированных на поверхности ядра мицеллы [AgHal]m, и зависит от наличия в системе избытка Hal- или Ag+, обусловливающих отрицательный или положительный заряд взвешенной частицы золя. Помимо адсорбционного слоя, находящегося на поверхности ядра мицеллы и обусловливающего определенный электрический заряд, в состав мицеллы входит также часть ионов противоположного знака, образующих второй (внешний) слой ионов.

Например, в процессе титрования иодида калия раствором нитрата серебра

Ag+ + NO + К++I- --> AgI + K+ + NO

образуются мицеллы следующего строения:

а) мицеллы, образуемые Ag при избытке нитрата серебра: {[AgI]m• nAg+ • (n-x)NO }x+ • xNO

б) мицеллы, образуемые AgI при избытке иодида калия {[AgI]m • nI- • (n-x)K+}x- • xK+

Коллоидные частицы, несущие одноимённые электрические заряды, отталкиваются друг от друга. Силы взаимного отталкивания мешают частичкам сблизиться настолько, чтобы произошло взаимное притяжение. В то же время заряженные частички обладают высокой адсорбционной способностью, они притягивают к себе частицы, несущие обратные по знаку электрические заряды, и образуют с ними малорастворимые соединения. В первую очередь на поверхности заряженных коллоидных частиц адсорбируются те ионы, которые дают наименее растворимые осадки с ионами, входящими в состав этих частиц. Кроме того, адсорбируются те ионы, концентрация которых наибольшая. Например, при осаждении AgI могут соосаждаться вместе с ним Вr-, CI-, SCN- и другие ионы. При титровании галогенидов, не содержащих посторонних примесей, осадком адсорбируются имеющиеся в растворе На1--ионы, сообщая частичкам AgHal отрицательные заряды. И в том, и в другом случаях результаты титрования искажаются. Поэтому требуется строго соблюдать условия осаждения, рекомендуемые в методиках определения тех или иных веществ.

Анализ коллоидных систем

Существует несколько методов анализа коллоидных систем, среди них есть химические и физико-химические методы: анализ с помощью адсорбционных индикаторов; методы на основе измерения рассеяния проходящего света (нефелометрия и турбидиметрия); методы на основе измерения скорости седиментации.

См. также

• Агрегация

Ссылки