Колоїдні розчини — хімія

Колоїдні розчини розглядають особливо, бо їх властивості істотно відрізняються від властивостей істинних розчинів і грубодисперсних систем. Прикладами колоїдного розчину можуть служити розчини:

  • білка;
  • клею;
  • желатину і т. д.

Відрізнити колоїдний розчин від істинного можна на наступному досвіді. Якщо взяти банку без дна, затягнути отвір пергаментом, налити в неї розчин кухонної солі і опустити в посудину з водою, то дуже скоро вода в посудині стане солоною.

Якщо ж замість розчину кухонної солі налити розчин білка, то в посудині з водою білка не виявиться.

Отже, колоїдний розчин білка не проникає через напівпроникну перегородку. Цією властивістю користуються для очищення колоїдного розчину від домішки розчинних солей. Описаний процес називається діалізом і здійснюється діалізаторами.

Якщо в темному приміщенні пропустити через колоїдний розчин вузький пучок світла і спостерігати за ним збоку, то в розчині дуже добре буде помітний шлях світлових променів.

Якщо пропускати такий же пучок світлових променів через істинний розчин, то шлях світла не буде помітний, оскільки колоїдні частинки досить великі, щоб розсіювати світло, а частинки молекулярних розчинів занадто малі для цього. Це явище, характерне для колоїдних розчинів, називається явищем Тиндаля.

Колоїдні частинки, або, як їх називають міцели, являють собою або окремі великі молекули (наприклад, молекули білка, крохмалю, або групу молекул (наприклад, міцели мила або гідроокисів алюмінію, заліза).

Слід зазначити, що більшість речовин може утворювати як колоїдні, так і істинні розчини залежно від розчинника.

Наприклад, мило у воді дає колоїдний розчин, а в спирті істинний.

Ми вже говорили про те, що з суспензій дисперсна фаза може з плином часу виділитися, оскільки частинки її досить великі; емульсії також більш-менш легко розшаровуються. Що стосується колоїдних розчинів, то вони досить стійкі і можуть зберігатися роками, але поступово «старіють» і цим відрізняються від істинних розчинів, які можуть зберігатися нескінченно довго. Стійкість колоїдних частинок пояснюється тим, що останні мають властивість адсорбції.

Адсорбцією називається процес концентрації молекул або іонів з навколишнього середовища на поверхні частинок речовини, що знаходиться в цьому середовищі, а сама речовина називається адсорбентом.

Оскільки в розчині завжди є іони, колоїдні частинки адсорбують їх з розчину, причому колоїдні частинки мають виборчу властивість. Вони адсорбують або позитивні, або негативні іони.

Навколо заряджених колоїдних частинок групуються іони з протилежним зарядом – противоіони, що утворюють шар навколо колоїдної частинки. У свою чергу навколо противоіонів утворюється ще одна оболонка вже з молекул води. Вся ця складна система і носить назву міцели.

У зв’язку з тим, що колоїдні частинки заряджаються однойменно, це заважає їм стикатися і укрупнюватися, чим і пояснюється стійкість колоїдних розчинів. Однак зрідка це може відбуватись.

Тоді спостерігається поступове «старіння» колоїдних розчинів.

Для доказу того, що колоїдні частинки мають заряд, потрібно пропустити через розчин постійний електричний струм. У цьому випадку колоїдні частинки будуть пересуватися до одного з електродів. Це явище називається електрофорезом. В даний час електрофорез знаходить широке застосування при клінічних лабораторних дослідженнях білкових фракцій.

Коагуляція колоїдів

При нагріванні колоїдного розчину, як зазвичай, відбувається збільшення швидкості руху колоїдних частинок та іонів. Крім того, зменшується адсорбція, так як відбувається зворотне явище – десорбція.

Внаслідок збільшення швидкості руху колоїдних частинок і зменшення їх зарядності (від десорбції) збільшується можливість зіткнення колоїдних частинок, їх злипання один з одним і випадання в осад.

Цей процес укрупнення частинок називається коагуляцією.

Для того щоб викликати коагуляцію, найпростіше зняти заряд з колоїдної частинки, що досягається збільшенням якого-небудь електроліту до колоїдного розчину. Хоча при цьому в розчин вводиться однакова кількість і однойменних зарядів, в безпосередньо прилягаючій до колоїдної частці іонній сфері збільшується концентрація протилежно заряджених іонів, які й нейтралізують заряд колоїдної частинки. Колоїдні частки розряджаються, стикаються, з’єднуються в більші частки і коагулюють.

Колоїдна речовина, що знаходиться в колоїдному розчині, називається золем, а речовина, піддана коагуляції, гелем.

Таким чином, процес переходу золю в гель називається коагуляцією, а зворотний перехід гелю в золь називається пептизацією.

Процес пептізації супроводжується набуханням колоїду, що відіграє дуже велику роль у біологічних процесах.

Коагуляція колоїдів викликається і різними органічними речовинами – спиртом, карболовою кислотою, формаліном і т. д. Пояснюється вона зміною розчинника. Такі речовини, які викликають коагуляцію колоїдів, називаються, коагулянтами.

Коагулянтом може бути навіть інший колоїдний розчин, якщо заряди їх колоїдних частинок протилежні.

Наприклад, таким коагулянтом як гідроокис алюмінію Аl(ОН)3, широко користуються для очищення питної води від колоїдів. У природній воді завжди міститься велика кількість колоїдів, які чудово проходять крізь фільтри і від яких потрібно звільнитися.

Для цього у воду додають сульфат алюмінію Al2(SО4)3 або галун KAl(SО4)2, які гідролізуються водою, утворюючи гідроокис алюмінію у вигляді колоїдного розчину з позитивним зарядом. Цей колоїдний розчин і осаджує негативно заряджені колоїдні частинки, що знаходяться у воді.

Посилання на основну публікацію