věda > chemie > koloidy > Příprava koloidů
v tomto článku budeme studovat různé metody přípravy koloidů.
Příprava Lyofilních solů:
pro přípravu lyofilního sol se dispergovaná fáze přímo přidává do disperzního média za studena nebo zahříváním.
koloidní roztoky škrobu, lepidla, želatiny atd. ve vodě lze připravit touto metodou. Tímto způsobem lze také připravit roztoky koloidních elektrolytů, jako jsou mýdla a barviva.
Příprava Lyofobních solů:
při přípravě lyofobního sol se látka ve velkém rozpadá na částice koloidních rozměrů (disperze) nebo agreguje menší částice na částice koloidních rozměrů (kondenzace). Pro zlepšení stability sol se do sol přidávají určité látky, přidané látky se nazývají stabilizátory.
disperzní metody:
v disperzní metodě jsou částice větší velikosti rozděleny na koloidní velikost v disperzním médiu. Počínaje materiálem v masivní formě se připraví koloidní roztok pomocí vhodných zařízení k jeho rozpadu na částice koloidní velikosti. Obvykle se to provádí fyzikálními metodami.
mechanická disperzní metoda :
látka, která má být rozptýlena, je jemně mletá. Poté se smísí s disperzním médiem, přidávají se také ochranné materiály nebo stabilizátor, když se získá hrubá suspenze. Tato suspenze se pak prochází koloidním mlýnem. Koloidní mlýn se skládá ze dvou těžkých kovových kotoučů umístěných nad sebou oddělených velmi malou mezerou od sebe. Otáčejí se v opačných směrech při velmi vysoké rychlosti asi 7000 ot. / m. výsledky sol v důsledku velkého střižného účinku. Použitý ochranný materiál zabraňuje koagulaci částic.
pomocí této metody sols indigo, síry, zubní pasty, inkoust tiskárny, barvy, masti atd. jsou připraveni.
elektrická disperze nebo Bredigova oblouková metoda:
tato metoda se používá k přípravě kovových solů, jako je platina, stříbro, zlato, měď ve vodě. Disperzní médium (vodivá voda) a stopa hydroxidu sodného (stabilizační činidlo) se odebírají v porcelánové nebo skleněné (nevodivé) nádobě. Nádoba obsahující disperzní médium je obklopena mrazicí směsí. Kov, který má být rozptýlen, je ponořen do nádoby ve formě elektrod. Elektrody jsou připojeny ke zdroji vysokého napětí. Konce elektrod v disperzním médiu jsou velmi blízko u sebe. Je aplikováno velmi vysoké napětí a poté je mezi hroty elektrod zasažen elektrický oblouk. To vytváří velké teplo, díky kterému se kovové tyče taví, odpařují a náhle ochlazují v důsledku zmrazení směs vede ke vzniku koloidního roztoku kovu.
funkce zmrazovacích směsí jsou
- zmrazovací směs pomáhá při kondenzaci kovových par tvořících koloidy
- zabraňuje odpařování vody.
- zabraňuje koagulaci koloidů tím, že udržuje sol v chladu.
Peptizace nebo chemická disperze:
Redisperze čerstvě připravené sraženiny do sol přidáním elektrolytu obsahujícího běžný iont se nazývá peptizace. Elektrolyt používaný pro peptizaci se nazývá peptizující činidlo. Peptizace je reverzní proces koagulace. Peptizační účinek je způsoben preferenční adsorpcí jednoho z iontů elektrolytu na sraženině.
Příklad-1:
čerstvě připravená sraženina Fe (OH) 3 při zpracování zředěným roztokem FeCl3 se vytvoří červenohnědý sol hydroxidu železitého (Fe3 + je běžný iont). V tomto případě je FeCl3 peptizujícím činidlem.
Fe (OH)3 + FeCl3 → Fe3 +
příklad-2:
čerstvá sraženina chloridu stříbrného při zpracování malým množstvím zředěného HCl se vytvoří sol chloridu stříbrného.
příklad-3:
síran kademnatý může být peptizován pomocí sirovodíku.
ultrazvuková disperze:
ultrazvuk je velmi účinná metoda zpracování při generování a aplikaci částic koloidní velikosti. Pro tento účel se používají ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou. Během sonikace kapalin ultrazvukové vlny, které se šíří disperzním médiem, vedou ke střídání cyklů vysokého tlaku (komprese) a nízkého tlaku (zředění). Toto mechanické namáhání způsobuje ultrazvukovou kavitaci v kapalinách. Vytváří vysokorychlostní tekuté trysky až 1000 km / h. Takové trysky stlačují kapalinu pod vysokým tlakem mezi částicemi a oddělují je od sebe. Menší částice jsou urychleny kapalnými tryskami a srazí se při vysokých rychlostech.
různé látky, jako jsou oleje, rtuť, síra, sulfidy a oxidy kovů, mohou být touto metodou rozptýleny v koloidním stavu.
kondenzační metody:
tyto metody zahrnují chemické reakce. V těchto metodách faktory, jako je teplota, tlak, koncentrace. atd. jsou řádně udržovány. Nežádoucí ionty přítomné v sol jsou odstraněny dialýzou, protože tyto ionty mohou nakonec koagulovat sol.
chemické metody:
oxidační metoda:
Příprava koloidní síry:
když je H2S ve vodě (vodný roztok) vystaven vzduchu, pomalu se oxiduje na síru. Takto vzniklá síra zůstává ve vodě v koloidním stavu a takto vzniklý roztok zůstává ve vodě v koloidním stavu a roztok má mírně mléčný vzhled.
H2S + O2 → H2O + 2S (koloidní)
sol síry může být také připraven, když plyn H2S probublává vodným roztokem SO2.
H2S + SO2 → 2 H2O + 3S (koloidní)
způsob redukce:
Příprava zlata Sol:
řada kovů, jako je stříbro, zlato, platina, olovo rtuti, může být získána v koloidním stavu redukcí jejich solných roztoků (zředěných) za použití vhodných redukčních činidel, jako je sirovodík, formaldehyd, chlorid stanný, kyselina tříslová atd.
Zlatý sol lze získat, když je roztok AuCl3(dil) ošetřen chloridem stannatým.
2 AuCl3 + 3 SnCl2 → 3 SnCl4 + 2 Au (koloidní)
podobně se připravují stříbrné, platinové rtuťové Soly.
AgNO3 + taninová kyselina → AG sol
AuCl3 + taninová kyselina → Au sol
metoda hydrolýzy:
Příprava hydroxidu železitého Sol:
koloidní roztok hydroxidu železitého se získá vařením zředěného roztoku chloridu železitého.
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH) 3 + 3 HCl
Příprava kyseliny křemičité Sol:
hydrolýzou zředěného roztoku křemičitanu sodného kyselinou chlorovodíkovou se získá koloidní roztok kyseliny křemičité.
metoda dvojitého rozkladu:
Příprava Arsenious sulfide Sol:
Arsenious sulfide, As2S3 je lyofobní koloid. Získává se hydrolýzou oxidu arsenitého (AS203) vroucí destilovanou vodou a následným průchodem plynu H2S získaným roztokem. V koloidním roztoku sulfidu arzenitého je každá částice obklopena HS-ionty, produkovanými disociací H2S. Tato sulfidová iontová vrstva je dále obklopena protiiontovou vrstvou iontů H+.
As2O3 + 3 H2O → 2As(OH)3 (varu)
2 As(OH)3 + 3H2S → As2S3 + 6H2O
(světle žlutý sol)
metodou výměnného rozpouštědla:
existuje řada látek, jejichž koloidní roztoky mohou být připraveny tak, že se roztok látky v jednom rozpouštědle nalije do jiného rozpouštědla, ve kterém je látka relativně menší rozpustný.
Příprava síry nebo fosforečného roztoku:
pokud se roztok síry nebo fosforu připravený v alkoholu nalije do vody, získá se koloidní roztok síry nebo fosforu z důvodu nízké rozpustnosti síry nebo fosforu ve vodě.
změnou fyzikálního stavu:
koloidní roztok určitých prvků, jako je rtuť a síra, se získá průchodem svých par studenou vodou obsahující stabilizátor (amonná sůl nebo citrát).
Způsob Nadměrného Chlazení:
koloidní roztok ledu v organickém rozpouštědle, jako je ether nebo chloroform, lze připravit zmrazením roztoku vody v rozpouštědle. Molekuly vody, které již nemohou být drženy v roztoku, se odděleně spojují a vytvářejí částice koloidní velikosti.
čištění koloidního roztoku
dialýza:
proces oddělování částic koloidu od částic krystaloidu pomocí difúze vhodnou membránou (zvířecí membrána nebo pergamenový papír) se nazývá dialýza. Přístroj používaný pro provádění dialýzy se nazývá dialyzátor.
princip:
koloidní částice nemohou procházet pergamenovou nebo celofánovou membránou, zatímco ionty elektrolytu (krystaloidy) jím mohou procházet.
postup:
vak složený z vhodné semipermeabilní membrány obsahující koloidní roztok se suspenduje v nádobě, přes kterou nepřetržitě proudí sladká voda. Molekuly a ionty krystaloidů difundují membránou do vody a jsou odplaveny. Tím se sol v sáčku čistí.
dialýza může být použita pro odstranění HCl z hydroxidu železitého sol.
elektrodialýza:
běžný proces dialýzy je pomalý. (ii) pro zvýšení procesu čištění se dialýza provádí použitím elektrického pole. Tento proces se nazývá elektrodialýza. Ionty přítomné v koloidním roztoku migrují směrem k opačně nabitým elektrodám.
důležitá aplikace elektrodialyzačního procesu v umělém ledvinovém stroji používaném k čištění krve pacientů, jejichž ledviny selhaly.
ultrafiltrace:
póry běžného filtračního papíru jsou velké, proto jimi koloidní částice snadno procházejí. Pokud se póry běžného filtračního papíru zmenší namočením filtračního papíru do roztoku želatiny koloidionu (jedná se o směs 4% nitrocelulózy v alkoholu a etheru) a následně se vytvrdí namočením ve formaldehydu
, může ošetřený filtrační papír zadržet koloidní částice a umožnit únik pravých částic roztoku. Takový filtrační papír je známý jako ultrafiltr a proces oddělování koloidů pomocí ultrafiltrů je známý jako ultrafiltrace.
koloidní částice ponechané na ultrafiltrovacím papíru se pak promyjí čerstvým disperzním médiem, aby se získal čistý koloidní roztok.
ultracentrifugace:
při této metodě se koloidní roztok umístí do vysokorychlostního odstředivého stroje. Při odstředění se koloidní částice usazují. Nečistoty zůstávají v odstředivce a jsou odstraněny. Usazené koloidní částice se smísí s disperzním médiem za vzniku koloidního roztoku znovu.