tudomány > kémia > kolloidok > kolloidok előállítása
ebben a cikkben a kolloidok előkészítésének különböző módszereit tanulmányozzuk.
Liofil szolok előállítása:
a liofil szolok előállításához a diszpergált fázist közvetlenül hozzáadjuk a diszperziós közeghez hidegben vagy melegítéssel.
keményítő, ragasztó, zselatin stb.kolloid oldatai. a vízben lehet előállítani ezt a módszert. Kolloid elektrolitok, például szappanok és színezékek oldatai is előállíthatók ezzel a módszerrel.
Liofób szolok előállítása:
a liofób szolok előállításához az ömlesztett anyagot kolloid méretű részecskékre bontják (diszperzió), vagy kisebb részecskéket kolloid méretű részecskékké aggregálnak (kondenzáció). A Sol stabilitásának javítása érdekében bizonyos anyagokat adnak a sol-hoz, a hozzáadott anyagokat stabilizátoroknak nevezzük.
diszperziós módszerek:
a diszperziós módszerben a nagyobb méretű részecskéket a diszperziós közegben lévő kolloid méretre bontják. A masszív anyagból kiindulva kolloid oldatot készítünk megfelelő eszközök alkalmazásával, amelyek kolloid méretű részecskékké bomlanak. Általában ez fizikai módszerekkel történik.
mechanikus diszperziós módszer :
a diszpergálandó anyagot finomra őröljük. Ezután összekeverjük a diszperziós közeggel, védőanyagokat vagy stabilizátort is adunk hozzá, ha durva szuszpenziót kapunk. Ezt a szuszpenziót ezután egy kolloid malomon vezetik át. A kolloid Malom két nehézfém korongból áll, amelyek egymás fölé vannak helyezve, egymástól nagyon kis rés választja el egymástól. Az ellenkező irányba forgatják őket nagyon nagy sebességgel, körülbelül 7000 fordulat / perc sebességgel. a sol a nagy nyírási hatás miatt következik be. Az alkalmazott védőanyag megakadályozza a részecskék koagulációját.
ezzel a módszerrel indigó, kén, fogkrém, nyomtató tinta, festékek, kenőcsök stb. felkészültek.
elektromos diszperzió vagy Bredig ív módszer:
ez a módszer használt elő fém sols, mint a platina, ezüst, arany, réz vízben. A diszperziós közeget (vezetőképes víz) és a nátrium-hidroxid nyomát (a stabilizáló anyagot) porcelán vagy üveg (nem vezető) edényben veszik fel. A diszperziós közeget tartalmazó edényt fagyasztó keverék veszi körül. A diszpergálandó fémet elektródák formájában mártják az edénybe. Az elektródák a nagyfeszültségű forráshoz vannak csatlakoztatva. Az elektródák végei a diszperziós közegben nagyon közel vannak egymáshoz. Nagyon magas feszültséget alkalmaznak, majd elektromos ívet ütnek az elektródák hegyei között. Ez nagy hőt hoz létre, amelynek következtében a fémrudak megolvadnak, elpárolognak és hirtelen lehűlnek a fagyasztó keverék miatt, ami a fém kolloid oldatát eredményezi.
a fagyasztókeverékek funkciói:
- a Fagyasztókeverék elősegíti a kolloidokat alkotó fémgőzök kondenzációját
- megakadályozza a víz elpárolgását.
- megakadályozza a kolloidok koagulációját azáltal, hogy hidegen tartja a szolt.
Peptizáció vagy kémiai diszperzió:
a frissen előkészített csapadéknak a Szolba történő Rediszperzióját közös iont tartalmazó elektrolit hozzáadásával peptizációnak nevezzük. A peptizációhoz használt elektrolitot peptizáló szernek nevezzük. A peptizáció a koaguláció fordított folyamata. A peptizációs hatás az elektrolit egyik ionjának a csapadékon történő preferenciális adszorpciójának köszönhető.
példa-1:
frissen elkészített Fe (OH)3 Csapadék ha híg FeCl3 oldattal kezeljük, vörösesbarna vas-hidroxid szol képződik (Fe3+ közös ion). Ebben az esetben a FeCl3 a peptizáló szer.
Fe (OH)3 + FeCl3 Xhamster2+
2.példa:
friss ezüst – klorid Csapadék kis mennyiségű híg sósavval kezelve ezüst-klorid-szol képződik.
3. példa:
a kadmium-szulfátot hidrogén-szulfát segítségével peptizálhatjuk.
ultrahangos diszperzió:
az ultrahang nagyon hatékony feldolgozási módszer a kolloid méretű részecskék előállításában és alkalmazásában. Erre a célra nagy intenzitású ultrahanghullámokat használnak. A folyadékok szonikálása során a diszperziós közegben terjedő ultrahangos hullámok váltakozó nagynyomású (kompressziós) és alacsony nyomású (ritkítási) ciklusokat eredményeznek. Ez a mechanikai stressz ultrahangos kavitációt okoz folyadékokban. Nagy sebességű, akár 1000 km/h sebességű folyadéksugarakat hoz létre. Az ilyen fúvókák nagy nyomáson nyomják a folyadékot a részecskék között, és elválasztják egymástól. A kisebb részecskék felgyorsulnak a folyadéksugarakkal, és nagy sebességgel ütköznek.
különböző anyagok, például olajok, higany, kén, szulfidok és fémoxidok diszpergálhatók kolloid állapotban ezzel a módszerrel.
kondenzációs módszerek:
ezek a módszerek kémiai reakciókat tartalmaznak. Ezekben a módszerekben olyan tényezők, mint a hőmérséklet, a nyomás, a koncentrációk. stb. megfelelően karbantartott. A szol-ban jelen lévő nem kívánt ionokat dialízissel távolítják el , mivel ezek az ionok végül koagulálhatják a szol-t.
kémiai módszerek:
oxidációs módszer:
kolloid kén előállítása:
amikor a H2S vízben (vizes oldatban) levegőnek van kitéve, lassan kénné oxidálódik. Az így képződött kén kolloid állapotban vízben marad, az így képződött oldat kolloid állapotban vízben marad, az oldat enyhén tejes megjelenésű.
H2S + O2 .. H2O + 2s (kolloid)
kénszol is előállítható, ha a H2S gázt SO2 vizes oldatán keresztül buborékolják.
H2S + SO2! 2 H2O + 3S (kolloid)
redukciós módszer:
Aranyszol előállítása:
számos fém, mint az ezüst, az arany, a platina, a higany ólom kolloid állapotban nyerhető sóoldatuk redukciójával (híg) megfelelő redukálószerekkel, például hidrogén-szulfiddal, formaldehiddel, ón-kloriddal, csersavval stb.
Aranyszol nyerhető, ha az aucl3(dil) oldatot ón-kloriddal kezeljük.
2 AuCl3 + 3 SnCl2 Xhamster3 SnCl4 + 2 Au (kolloid)
hasonlóképpen ezüst, platina higanyszolokat készítenek.
AgNO3 + csersav xhamsterszol
aucl3 + csersav xhamsterszol
hidrolízis módszer:
vas-hidroxid előállítása szol:
a vas-hidroxid kolloid oldatát vas-klorid híg oldatának felforralásával nyerik.
FeCl3 + 3H2O xhamster3 + 3 HCl
kovasav előállítása szol:
nátrium-szilikát híg oldatának sósavval történő hidrolízisével kovasav kolloid oldatát kapjuk.
kettős bomlási módszer:
arzén-szulfid szol előállítása:
arzén-szulfid, As2S3 egy liofób kolloid. Ezt az arzén-oxid (AS203) forró desztillált vízzel történő hidrolízisével nyerik, majd H2S gázt vezetnek át a kapott oldaton. Az arzén-szulfid kolloid oldatában minden részecskét HS-ionok vesznek körül, amelyeket a H disszociációja2s. Ezt a szulfidion réteget tovább veszi körül a H+ ionok ellenionrétege.
As2O3 + 3 H2O xhamster2as(OH)3 (forráspont)
2 As(OH)3 + 3h2s xhamster2s3 + 6H2O
(világossárga szol)
Csereoldószer-módszerrel:
számos olyan anyag létezik, amelyek kolloid oldatait egy az anyagot egy oldószerben oldjuk, majd egy másik oldószerbe öntjük, amelyben az anyag viszonylag kevésbé oldódik.
kén-vagy Foszforszol előállítása:
ha alkohollal készített kén-vagy foszfor-oldatot öntünk vízbe, kén-vagy foszfor kolloid oldatot kapunk a kén vagy foszfor vízben való alacsony oldhatósága miatt.
fizikai állapotváltozással:
egyes elemek, például higany és kén kolloid oldatát úgy nyerik, hogy gőzeiket stabilizátort ( ammóniumsót vagy citrátot) tartalmazó hideg vízben vezetik át.
Túlzott Hűtési Módszer:
szerves oldószerben, például éterben vagy kloroformban jég kolloid oldatát úgy állíthatjuk elő, hogy az oldószerben vízoldatot fagyasztunk. A vízmolekulák, amelyeket már nem lehet oldatban tartani, külön-külön kolloid méretű részecskéket képeznek.
kolloid oldat tisztítása
dialízis:
a kolloid részecskéinek a kristályoid részecskéitől való elválasztását megfelelő membránon (állati membránon vagy pergamenpapíron) keresztül történő diffúzió útján dialízisnek nevezzük. A dialízis elvégzéséhez használt készüléket dializátornak nevezzük.
elv:
a kolloid részecskék nem tudnak átjutni egy pergamen vagy celofán membránon, míg az elektrolit ionjai (kristályoidok) áthaladhatnak rajta.
eljárás:
egy kolloid oldatot tartalmazó, megfelelő féligáteresztő membránból álló zsákot szuszpendálunk egy edényben, amelyen keresztül folyamatosan friss vizet szállítunk. A kristályok molekulái és ionjai a membránon keresztül diffundálnak a vízbe, és elmosódnak. Így a zsákban lévő szol megtisztul.
a dialízis felhasználható a HCl eltávolítására a vas-hidroxid szol.
elektrodialízis:
a dialízis szokásos folyamata lassú. (ii) a tisztítási folyamat növelése érdekében a dialízist elektromos mező alkalmazásával végezzük. Ezt a folyamatot elektrodialízisnek nevezik. A kolloid oldatban jelen lévő ionok ellentétes töltésű elektródák felé vándorolnak.
az elektrodialízis folyamatának fontos alkalmazása a mesterséges vese gépben, amelyet azon betegek vérének tisztítására használnak, akiknek a veséje nem működött.
ultraszűrés:
a közönséges szűrőpapír pórusai nagyok, ezért a kolloid részecskék könnyen áthaladnak rajtuk. Ha a közönséges szűrőpapír pórusai a szűrőpapír kolloidion zselatin oldatában való áztatásával (alkoholban és éterben 4% nitro-cellulóz keveréke) kisebbek lesznek, majd
formaldehidben való áztatással megkeményednek, akkor a kezelt szűrőpapír megtarthatja a kolloid részecskéket, és lehetővé teheti a valódi oldatrészecskék távozását. Az ilyen szűrőpapírt ultraszűrőnek, a kolloidok ultraszűrőkkel történő elválasztásának folyamatát pedig ultraszűrésnek nevezzük.
az ultraszűrő papíron maradt kolloid részecskéket ezután friss diszperziós közeggel mossuk, hogy tiszta kolloid oldatot kapjunk.
Ultracentrifugálás:
ennél a módszernél a kolloid oldatot nagy sebességű centrifugális gépbe helyezzük. Centrifugáláskor a kolloid részecskék leülepednek. A szennyeződések a centrifugában maradnak és eltávolításra kerülnek. A leülepedett kolloid részecskéket összekeverjük a diszperziós közeggel, hogy ismét kolloid oldatot képezzünk.