1. Виды дисперсных систем

Раствор сахара в воде прозрачен, растворенные частицы не видны даже в микроскоп. Это истинный раствор. Так как в этом случае вещество распалось до молекул, то раствор называют молекулярным.

Раствор соли в воде тоже истинный, но вещество распалось до ионов – натрия и хлора, поэтому данный раствор называют ионным.

Мел не растворяется в воде, его частички, видимые невооруженным глазом, постепенно оседают на дно. Это – взвесь.

Частички крахмала, представляющие собой скопление молекул, в воде не оседают. Их можно обнаружить только с помощью электронного микроскопа. Это – коллоидный раствор. Он занимает промежуточное положение между взвесями и истинными растворами.

Дисперсные системы отличаются лишь размерами частиц. Деление их условно, четкую границу между истинными растворами, коллоидами и взвесями провести трудно.

Дисперсная система состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Они могут быть твердыми, жидкими и газообразными.

Наиболее распространенными системами являются суспензии, аэрозоли и эмульсии. Дымы заводов, облака пыли – типичный пример аэрозоля («твердое в газообразном»).

Аэрозоль «жидкое в газообразном» знаком нам не только по облакам и туманам, мы встречаемся с ними в технике и быту.

Пример эмульсии – молоко. Под микроскопом хорошо видны шарики масла – жидкая фаза в жидкой дисперсионной среде – воде.

2. Получение коллоидов Коллоиды получают двумя путями: дроблением крупных частиц – диспергированием или объединением мелких частиц – конденсацией.

Наиболее простой путь – механическое измельчение частиц в специальной коллоидной мельнице. Вот одна из ее конструкций. Вращающийся с большой скоростью (до 9000 об/мин) диск (а) с силой отбрасывает частицы на подвижный выступ (б).

Несколько видоизмененная конструкция такой мельницы используется на заводах для получения однородных по размеру частиц молока.

Более тонкую дисперсию дает электро распыление. В электрической дуге металл электрода испаряется, а его отдельные атомы затем соединяются в коллоидные частицы.

Конденсации частиц можно добиться уменьшением их растворимости. Тогда из истинного раствора получится коллоидный. Но чаще коллоидные частицы образуются в результате химических реакций. Таким путем, например, вырабатывают коллоидную серу.

Независимо от способа получения коллоидного раствора в нем всегда имеются примеси. Отделить их можно отсеиванием. Бумажный фильтр задержит только крупные частицы, а коллоидные частицы, молекулы или ионы перейдут в раствор.

Более тонкие фильтры, например фарфоровые или пленки из целлофана, имеющие меньший диаметр пор, пропускают только молекулы и ионы, коллоидные же частицы остаются на фильтре.

Чтобы ускорить процесс фильтрации, идущий крайне медленно, в химических лабораториях применяют специальные установки.

На различной способности коллоидных частиц, молекул или ионов проникать через поры мембран основан диализ. Если пергаментный мешочек, в котором есть поры, наполнить крахмалом и сахаром и опустить в чашку с водой, вода скоро станет сладкой. Почему?

Коллоидные частицы, подталкиваемые молекулами дисперсионной среды, находятся в непрерывном движении. Впервые наблюдал это движение в микроскоп Роберт Броун, поэтому называется оно броуновским. 3. Свойства коллоидов

С этим движением связана одна из особенностей коллоидов, помогающая распознать их, - способность рассеивать свет. Это явление называется по имени обнаружившего его ученого – эффектом Тиндаля.

Способность коллоидов отражать свет в разных направлениях используется в ультрамикроскопе – оптическом приборе, позволяющем косвенно обнаружить коллоидные частицы. Путь лучей в ультрамикроскопе.

Увидеть коллоидную частицу, установить ее размер и очертания можно только с помощью электронного микроскопа.

В нем коллоидные частицы «нащупывает» не пучок света, а пучок электронов, способный замечать такие мелкие объекты, которые свет просто огибает. Вот так выглядят в электронном микроскопе частицы вируса болезни табака – табачной мозаики, - имеющие размер коллоидных частиц.

Коллоиды, как правило, имеют электрический заряд. Одноименные заряды препятствуют слипанию частиц, поэтому коллоидные системы устойчивы. Образование положительно заряженной коллоидной частицы

Иногда заряд возникает вследствие адсорбции на поверхности коллоида ионов другого вещества.

Наличие у коллоидов электрического заряда легко подтвердить с помощью электрофореза. При пропускании электрического тока отрицательно заряженные частицы перемещаются к аноду, а положительные – к катоду.

Если же заряды коллоидных частиц удалить, то частицы слипнутся и выпадут в виде хлопьев – произойдет коагуляция.

Так, заряженные коллоидные частицы, находящиеся в почве, которую несет река, попадают в море, где много электролитов. Там они разряжаются и выпадают в осадок, образуя отмели.

Электрические свойства коллоидов используются в промышленных электрофильтрах, очищающих газы и дымы от сажи и пыли. Коллоидные частицы сначала заряжаются вблизи электрода, затем притягиваются к стенке трубы, имеющей противоположный знак, разряжаются на ней и выпадают в осадок.

Многие коллоиды не коагулируют даже при нейтрализации заряда, если они окружены слоем молекул дисперсной фазы, скажем, воды. Такие коллоиды называются гидрофильными («любящими воду»).

Чтобы избежать коагуляции гидрофобных («ненавидящих воду») коллоидов, надо защитить их слоем гидрофильных частиц. Пример защитного коллоида – казеин, стабилизирующий в молоке частички масла.

Мыло – тоже защитный коллоид. Оно обволакивает частички жира на наших руках, образуя жировую эмульсию, которая легко смывается водой.