> Энциклопедический словарь Гранат, страница > Различиями и размерами частиц растворенных веществ в обыкновенных и коллоидных Р

Различиями и размерами частиц растворенных веществ в обыкновенных и коллоидных Р

Различиями и размерами частиц растворенных веществ в обыкновенных и коллоидных Р. объясняется в большой степени, хотя и не вполне, явление диализа. Явление диализа было открыто Грегемом (Grahano и первое время считалось главным отличном коллоидов от кристаллоидов. Оно состоит в чом, что примеси к коллоидному Р., образующие обыкновенные Р. (и часто называемые кристаллоидами), проходят через ряд перепонок, вориео через поры в таких перепонках, между тем как ультрамикроны но могут пройти через них. Такими перепонками являются пергаментная бумага, рыбий, бычачий и др. пузыри, коллоидные мешки. Диализ играот видную роль в получении коллоидных Р.; такие Р. часто после своего получения содержат значительное количество примесей; сырой коллоидный Р. наливают в диализатор, последпий помещают в чистый растворитель; указанные примеси, но по ультрамнкроны, переходят через пореиопку в растворитель; периодическая смена или непрерывный ток последнего позволяет удалить значительное количество указанных примесей из коллоидного Р.

Если поры перепонки более значительны, то через них могут проходить и ультрамикроны. Обычные бумажные фильтры имеют норы шириною от 1,5 до 8,8 ц, следовательно, пропускают без изменения коллоидные Р. Размеры пор в керамических фильтрах—от 0,16 до 0,411х, следовательно, тожо слишком велики, но в данном случае, как и в случае фильтров из порошкообразных веществ, проявляется их адсорбционная способное,ть. допускающая, по крайней мере в начальный период, частичное отфильтрованис растворителя. Такими фильтрами являются колбы Пукалля, свечи Чемберлена и др. Для разделония коллоидных р. но размерам их частиц прибегают к ультрафильтрам, в которых фильтрующим материалом являются перепонки из коллодия или нитроцеллюлозы. Различные способы приготовления таких перепонок вызывают образованно пор различной ширины; путем испытания их известными коллоидными P. можно составить серии ультрафильтров для последующего разделения и характеристики неизвестных коллоидных P.

Ультрафильтрация дает эмпирический и часто грубый способ определения размеров частиц в данном коллоидном Р. Более точныо способы основаны на явлении диффузии {см.) их и на скорости падения частиц под влияньем силы тяжести. По закону Стокса, в случае шарообразных частиц их радиус г=у А5 У где V) — вязкость

(1 - плотность среды, D — плотность частиц, и—скорость их падения в данной среде, g — ускорение силы тяжести.

Оптические способы, ультрамикроскопический и основанный на явлении Тиндаля (закон Рэли), дают возможность вычислить размеры частиц в предположении их шарообразности. Однако, наиболее мощным способом является рентгенологический, позволяющий во многих случаях определить но только величину частиц, но и их внутреннее строение.

Величина ультрамикронов такова, что опи должны испытывать розко выраженпое броуновское движение; чем моньшо частицы, тем оживленнее это движение, и по мере ириближения частиц к размерам обычных молекул оно переходит в молекулярное движение. Изучение броуновского движения в коллоидных Р. дало одно из самых мощных доказательств атомо-молекулярного строения вещества.

Малая величина частиц обусловливает огромную их суммарную поверхность: так, куб о ребром в 1 сл имоот поверхность в 6 см“, если этот куб разделить на кубики с ребром в 0,01 Р, то их суммарная поверхность будет равна 600 м. Этот громадный рост поверхности частиц по море уменьшения их Р. вызывает проявление анергии поверхности в коллоидных Р., наличием каковой объясняются многие их свойства (смотрите адсорбция, и XIT, 814/15).

Указанные выше методы позволяют вычислять размеры ультрамнкронов косвенным путем, а именно в предположонпи их шарообразности. Изучение двойного преломления и магнитоон-тнческих явлений у ряда коллоидных Р. позволило определенно приписать таким частицам палочко- или таблицеобразную формы. Вместе с том возникает вопрос о строении ультрамикронов, поскольку они, являясь физическими молекулами, представляют комплексы химических молекул или атомов. При образовании ультрамнкропа молекулы (атомы) или частицы значительно меньшего размера могут или сливаться в одно целое с резким уменьшением суммарной поверхности, иди жо такие первичные частицы («-частицы, „протоны“—по терминологии Жиг-мопди) не сливаются, а образуют тесный аггрегат, вторичную частицу (Р-ча-отицы, „полионы“). Как те, так и другие окружаются молекулами растворителя, более тосно сближенными, чем в массе его, в случае же полиона молекулы проникают и уплотненно укладываются в промежутках между первичными частицами (ср. сольватацию, выше). Применение рентгенологического способа изучения показало в ряде случаев кристаллическую природу первичных частиц и даже позволило определить число атомов в коллоидной частице. Так, амикроны золота — кубы, а в одном из изученных Р. амикрон золота состоял из 380 атомов. Не все коллоидные частицы в основе кристаллич-ны, есть безусловно аморфные, есть и такие, в аморфную массу которых включены ультрамикроскоппческио кристаллики.

Однако, представление о коллоидных частицах и Р. будет далеко но полным, если не принять во внимание их электрических свойств. Ультрамикроны, как правило, заряжены положительным или отрицательным электричеством, только в исключительных случаях они но несут зарядов. Положительно заряжены частицы в коллоидных Р. окисей железа, кадмия, алюминия и др. металлов, основных красок и так далее, отрицательно заряжены частицы в Р. золота, платины, серы, сернистых соединений, кислых красок и тому подобное.

Если в коллоидный Р. погрузить электроды ги пропускать ток. то в области одного электрода Р. просветлевает, в области «другого делается; более концентрированным; такое явление j переноса коллоидных частиц к катоду иди каноду называется катафорезом. Если растворенное вещество в коллоидном Р. несет заряд одного знака, то, очевидно, растворитель должен нести заряд другого знака. Перрен построил прибор, в середине которого помешена диафрагма из порошка вещества, которое

j является растворенным веществом в изучаемом коллоидном Р„ по обе стороны диафрагмы впаяны электроды. Если прибор заполнить растворителем и потом пропустить ток, то растворитель передвигается через диафрагму в одну сторону, к катоду или аноду, в зависимости от знака заряда, свойственного коллоидным частицам в изучаемом случае. Такое явление носит название электроосмоса.

Скорость переноса при катафорезе ультрамнкро-нов того же порядка,5;что и скорость переноса ионов (за исключением ионов водорода и гидроксила). Эти факты привели Дюкло к следующему представлению о строении коллоидных Р. В таких Р. всегда имеются, кроме ультрамикронов, еще ионы; ультрамикрон—комплекс химических молекул ристворенного вещества+сольватирующий его растворитель—может быть обозначен, например в случае Р. окиси железа, так: | Fe,Oe |; такой ультрамикрон адсорбирует ион железа Fe#“, обусловливающий его за ряд; очевидно, в Р. должен быть противоположный ион, комбинация заряженного ультрамикрона и иона с противоположным, но эквивалентным зарядом

| FeOs | Fe“ -f-З СГ образует мицеллу; остальнаяжидкость со всеми другими растворенными веществами называется ннтермицеллярной жидкостью. Очевидно, что электропроводность коллоидных Р. слагается из электропроводности мицелл и интермицеллярной жидкости.

Электрическими свойствами коллоидных Р. в значительной степени обусловливается процесс коагуляции их. Если к коллоидному Р. прибавить Р. электролита, то дисперсированная фаза свертывается и выпадает в осадок. В одних случаях (коллоидные Р. гл. обр. неорганичооких воществ) выпавший осадок неспособен непосредственно переходить в Р., в других—он после отделения от фильтрата при взбалтывании с водой вновь растворяется (например, белки). Первые наз. необратимыми, вторые—обратимыми коллоидами. Процесс коагуляции проще в случав необратимых коллоидов; достаточно незначительных количеств солей, чтобы высадить в осадок коллоид; большую роль играет вначность ионов прибавляемого электролита: наибольшей коагулирующей способностью обладают трехзначныо ионы, например алюминия А1“. Так, чтобы выввать коагуляцию Р. AsaS, понадобилось прибавить миллимолей на литр: хлористого натрия (NaCl)—51,о,хлористого магния (MgCl2)— 0,717, хлористого алюминия (А1С1,; — 0,098. Коагулирующее действие 8десь производят ионы Na, Mg“, А1“, осаждающие их способности относятся во многих случаях как 581:7,4:1.

Ультрамикроны в Р., с одной стороны, притягиваются, с другой, обладая одвнаковыми зарядами, отталкиваются. Прибавление электролита нейтрализует их заряд, тогда проявляются силы притяжения, ультрамикроны соединяются в полионы и в конечном результате выпадают в осадок. Продукт коагуляции называется гелем. Коагуляция может быть вызвана прибавленном другого коллоидного Р., знак заряда ультрамикропов которого противоположен заряду первого.

В случае обратимых коллоидов надо прибавить много соли, чтобы вызвать коагуляцию; здесь этот процесс сложное. Обратимые коллоиды но только сами трудно коагулируют, по и предотвращают коагуляцию необратимых коллоидов, то есть производят защитное действие; так, после прибавления желатины к Р- золота надо взять значительно большее количества солой, чтобы вызвать коагуляцию золота.

Свойства и строение коллоидных Р. дают ключ к пониманию и изысканию способов получения их. Только в некоторых случаях достаточно обычного приема, взбалтывания с растворителем, чтобы перевести в коллоидный Р. данное вощоство (наир., белок).