Страницы Список страниц 10 11 12 13 14 · · ·  45                    

§ 34 Коллоидные растворы

Коллоидные растворы рассматривают особо, потому что их свойства существенно отличаются от свойств истинных растворов и грубодисперсных систем. Примерами коллоидного раствора могут служить растворы белка, клея, желатины и пр.
Отличить коллоидный раствор от истинного можно на следующем опыте. Если взять банку без дна, затянуть отверстие пергаментом, налить в нее раствор поваренной соли и опустить в сосуд с водой (рис. 18), то очень скоро вода в сосуде станет соленой. Если же вместо раствора поваренной соли налить раствор белка, то в сосуде с водой белка не обнаружится .Следовательно, коллоидный раствор белка не проникает через полупроницаемую перегородку. Этим свойством пользуются для очистки коллоидного раствора от примеси растворимых солей. Описанный процесс называется диализом и осуществляется в диализа-торах.
Если в темном помещении пропустить через коллоидной раствор узкий пучок света и наблюдать за ним сбоку, то в растворе очень хорошо будет заметен путь световых лучей (рис. 19). Если пропускать такой же пучок световых лучей через истинный раствор, то путь света не будет заметен, так как коллоидные частицы достаточно велики, чтобы рассеивать свет, а частицы молекулярных растворов слишком малы для этого. Это явление, характерна для коллоидных растворов, называется явлением Тиндаля.

■ 146. Как отделить коллоидный раствор от истинного?
147. Что такое явление Тиндаля и почему с его помощью можно отличить коллоидный раствор от истинных растворов и взвесей? (См. Ответ)

Коллоидные частицы, или, как их называют мицеллы, представляют собой либо отдельные крупные молекулы (например, молекулы белка, крахмала, либо группу молекул (например, мицеллы мыла или гидроокисей алюминия, железа).

Следует отметить, что большинство веществ может образовывать как коллоидные, так и истинные растворы в зависимости от растворителя. Например, мыло в воде дает коллоидный раствор, а в спирте истинный.
Мы уже говорили о том, что из суспензий дисперсная фаза может с течением времени выделиться, так как частицы ее достаточно крупные; эмульсии также более или

Диализатор

Рис. 18. Простейший диализатор
1- коллоидный раствор, 2- вода, 3- перепонка из пергамента

менее легко расслаиваются. Что касается коллоидных растворов, то они довольно устойчивы и могут храниться годами, но постепенно «стареют» и этим отличаются от истинных растворов, которые могут храниться бесконечно долго. Устойчивость коллоидных частиц объясняется тем, что последние обладают свойством адсорбции.

Явление Тиндаля

Рис 19. Явление Тиндаля.
1 — истинный раствор;
2 — коллоидный раствор;
3 — световой конус в коллоидном растворе;
4 — источник света.

Адсорбцией называется процесс концентрации молекул иди ионов из окружающей среды на поверхности частиц вещества, находящегося в этой среде, а само вещество называется адсорбентом.

• Запишите определение адсорбции.
Поскольку в растворе всегда имеются ионы, коллоидные частицы адсорбируют их из раствора, причем коллоидные частицы обладают избирательным свойством. Они адсорбируют либо положительные, либо отрицательные ионы. Вокруг заряженных коллоидных частиц группируются ионы с противоположным зарядом — противо-ионы, образующие слой вокруг коллоидной частицы. В свою очередь вокруг противоионов образуется еще одна
оболочка уже из молекул воды. Вся эта сложная система (рис. 20) и носит название мицеллы.
В связи с тем, что коллоидные частицы заряжаются одноименно, это мешает им сталкиваться и укрупняться, чем и объясняется устойчивость коллоидных растворов. Однако изредка это может происходить.Тогда наблюдается постепенное «старение» коллоидных растворов.

Схема строения мицеллы

Рис. 20. Схема строения мицеллы.
1 — коллоидная частица; 2 — адсорбированные отрицательные ионы; 3 — положительные противоионы.

Для доказательства того, что коллоидные частицы имеют заряд, нужно пропустить через раствор постоянный электрический ток. В этом случае коллоидные частицы будут передвигаться к одному из электродов. Это явление называется электрофорезом. В настоящее время электрофорез находит широкое применение при клинических лабораторных исследованиях белковых фракций.

■ 148. Как образуется мицелла?
149. Почему коллоидные частицы всегда заряжены?
150. Что такое адсорбция?
151. Что такое «старение» коллоидных растворов?
152. Что такое электрофорез и где он применяется? (См. Ответ)

Коагуляция коллоидов. При нагревании коллоидного раствора, как обычно, происходит увеличение скорости движения коллоидных частиц и ионов. Кроме того, уменьшается адсорбция, так как происходит обратное явление— десорбция. Вследствие увеличения скорости движения коллоидных частиц и уменьшения их зарядности (от десорбции) увеличивается возможность столкновения коллоидных частиц, их слипания друг с другом и выпадения в осадок. Это процесс укрупнения частиц называется коагуляцией.
Для того чтобы вызвать коагуляцию, проще всего снять заряд с коллоидной частицы, что достигается прибавлением какого-либо электролита к коллоидному раствору. Хотя при этом в раствор вводится одинаковое количество и одноименных зарядов, в непосредственно прилегающей к коллоидной частице ионной сфере увеличивается концентрация противоположно заряженных ионов, которые и нейтрализуют заряд коллоидной частицы. Коллоидные частицы разряжаются, сталкиваются, соединяются в более крупные частицы и коагулируют.
Коллоидное вещество, находящееся в коллоидном растворе, называется золем, а вещество, подвергшееся коагуляции, гелем. Таким образом, процесс перехода золя в гель называется коагуляцией, а обратный переход геля в золь называется пептизацией. Процесс пептизации сопровождается набуханием коллоида, что играет очень большую роль в биологических процессах.

Коагуляция коллоидов вызывается и различными органическими веществами — спиртом, карболовой кислотой, формалином и т. д. Объясняется она сменой растворителя. Такие вещества, которые вызывают коагуляцию коллоидов, называются, коагулянтами.
Коагулянтом может являться даже другой коллоидный раствор, если заряды их коллоидных частиц противоположны. Например, таким коагулянтом, как гидроокись алюминия Аl(ОН)3, широко пользуются для очистки питьевой воды от коллоидов. В природной воде всегда содержится большое количество коллоидов, которые прекрасно проходят сквозь фильтры и от которых нужно освободиться. Для этого в воду добавляют сульфат алюминия Al2(SО4)3 или квасцы KAl(SО4)2, которые гидролизуются водой, образуя гидроокись алюминия в виде коллоидного раствора с положительным зарядом. Этот коллоидный раствор и осаждает находящиеся в воде отрицательно заряженные коллоидные частицы.

■ 153. Запишите в тетрадь определения десорбции, коагуляции, пептизации, золя, геля, коагулянта.
154. Перечислите причины, которые могут вызвать коагуляцию раствора. (См. Ответ)

Способы получения коллоидных растворов.

Получить коллоидные растворы можно двумя путями. Первый путь — это путь укрупнения более мелких частиц, так называемый конденсационный путь. Например, чтобы получить рубиновое стекло, нужно приготовить коллоидный раствор золота в стеклянной массе. Для этого в расплавленное стекло добавляют соли золота, которые разлагаются с выделением атомов чистого металла. Атомы золота начинают группироваться в более крупные чаг стицы, а когда они достигнут нужных размеров, стекло охлаждают и укрупнение частиц прекращается.
Второй путь — дисперсионный. При этом происходит дробление крупных частиц на более мелкие. Это осуществляется с помощью коллоидных мельниц или ультразвука.
С коллоидами мы встречаемся повсеместно: любая растительная или животная клетка содержит белок в виде коллоидного раствора. Во многих отраслях промышленности (мыловаренная, маргариновая, фармацевтическая, производство искусственного волокна) специально изготовляются коллоиды. Для многих отраслей коллоиды служат сырьем, например для резиновой, кондитерской, бумажной, текстильной промышленности.

■ 155. Укажите способы получения коллоидных растворов. (См. Ответ)

12

11 13