Методы получения дисперсных систем

Различают два основных метода получения ДС (рис. 2.3 Ершов) – диспергационные (лат. «dispergire» - измельчать) и конденсационные (лат. «condensire» - укрупнять) (агрегационные).

Диспергационные методы ( измельчение, дробление)подразделяют на физические (мех-анические, ультразвуковые, электродуговые) и химические.

Электрическое диспергирование используют для получения золей металлов. Электрическое диспергирование используют для получения золей металлов с 1898 г. к электродам, изготовленным из диспергируемого металла и опущенным в подщелоченную воду, подводят постоянный электрический ток (рис. 2.4 Ершов). Затем сближают электроды до образования электрической дуги. Металл, из которого изготовлены электроды, при этом превращается в пар, конденсирующийся в жидкой среде в золь. При получении органозолей (дисперсионная среда - органический растворитель) применяют высокочастотный искровой заряд.

Химическое диспергирование (пептизация) заключается в химическом воздействии дисперсионной среды на осадок вещества дисперсной фазы. В результате химической реакции с реагентом происходит переход частиц дисперсной фазы из осадка в дисперсионную среду.

Конденсационные методы (агрегация, концентрирование). Требуемая дисперсность достигается в результате агрегации ионов и молекул.

Различают 2 вида конденсации: физическую и химическую.

При физической конденсации дисперсия образуется в результате физического процесса, без образования нового химического соединения (образование тумана во влажном воздухе

Н₂О_пар ↔ Н₂О_туман

при понижении температуры или образование твердых осадков – золей рис.2.5 а Ершов

AgI_{порошок} → AgI_золь ).

При химической конденсации состав дисперсии отличается от состава исходных веществ, содержащихся в растворе или паре (2.5 б):

AgNO_{3 (р-р)}+KI_(р-р) → AgI_золь + KNO_{3 (р-р)}.

Образование дисперсии при конденсации представляет собой образование новой фазы в гомогенной системе при ее переохлаждении (конденсация пара в газовой фазе) или пересыщении (кристаллизация в растворе).

При конденсации в результате агрегации молекул в гомогенной среде образуются зародыши дисперсных частиц – возникает дисперсная фаза. Если степень пересыщения больше некоторой критической величины, возникающие зародыши растут самопроизвольно.

Физическая конденсация основана на физических методах воздействия на систему. Для получения золей часто применяют метод замены растворителя. Вначале готовят истинный раствор вещества в летучем растворителе, например, серы в спирте. Затем спиртовой раствор серы небольшими порциями добавляют к воде. Сера в воде практически нерастворима и потому выделяется в виде высокодисперсной фазы с отрицательным зарядом частиц. Летучий растворитель (спирт) удаляют нагреванием. В результате растворимость снижается, молекулы вещества конденсируются в частицы дисперсной фазы, и образуется золь.

Этим способом получают гидрозоли холестерина, канифоли, фосфора, вливая их спиртовые растворы в воду.

Конденсацией из паров получают золи серы, селена.

Химическая конденсация основана на различных реакциях, в результате которых образуются трудно растворимые соединения. Пример (рис. 2.4) – получение золя йодида серебра(тв.) в воде физическим диспергационным методом (измельчение до порошка) и химическим конденсационным методом через образование золя в обменной реакции:

AgNO₃ + NaI → AgI_золь + NaNO_3.

С помощью гидролиза получают золь гидроксида железа (III) в воде при нагревании водного раствора хлорида железа:

FeCl₃ + H₂O → Fe(OH)₃ + HCl

Впервые химическую конденсацию применил М.Фарадей (1857 г.) для синтеза наночастиц коллоидного золота размером 5 – 20 нм. Принцип метода заключается в том, что пресыщение, необходимое для образования зародыша новой фазы в растворе, может быть достигнуто в результате протекания х.р.

HAuCl₄ + 2K₂CO₃ + H₂O = Au(OH)₃ + 2CO₂ + 4KCl

2Au(OH)₃ + K₂CO₃ = 2KAuO₂ + 3H₂O + CO₂

2KAuO₂ + 3HCOH + K₂CO₃ = 2Au + 3HCOOK + KHCO₃ + H₂O

Дата добавления: 2014-04-28; просмотров: 1551; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!