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).