wymagania0 bmp

— agregacji (łączenia się) cząstek koloidalnych do wymiarów charakterystycznych dla układów makrodyspersyjnych.

Z tego powodu typowe,układy koloidalne należą do układów meta-t r waly ch. Trwałość tych układów zwiększyć można przez wprowadzenie stabilizatorów, którymi mogą być substancje jednoimiennie ładujące powierzchnię cząstek koloidalnych lub sołwatujące ich powierzchnię.

Inną cechą tego typu układów koloidalnych jest ich fizyczna niejednorodność. Są to układy mikToniejednorodne zawierające conajmniej dwie fazy — ośrodek dyspersyjny i fazę rozproszoną składającą się z cząstek substancji nierozpuszczalnej lub tTudnorozpuszczalnej w danym rozpuszczalniku. Cząstka koloidalna nie jest cząsteczką w sensie chemicznym lecz agregatem cząsteczek substancji tworzącej fazę rozproszoną. Ładunek występujący na powierzchni cząstki warunknje jej charakterystyczne właściwości np. zdolność ulegania koagulacji pod wpływem małych ilości elektrolitów. Agregacja cząstek fazy rozproszonej, jak i ich dezagre-gacja (np. w procesie peptyzacji), prowadzi do powstania nowych cząstek, o tym samym charakterze chemicznym. Ze względu na mikroniejedno-rodność niektórzy autorzy przyjęli nazywać tego typu układy koloidami fazowymi.

Inni autorzy, biorąc pod uwagę wymuszony sposób otrzymywania fazy rozproszonej przez mechaniczne rozdrobnienie cząstek makroskopowych lub przez agregację zwitków małocząsteczkowych z roztworów metodami chemicznymi, proponują nazwę koloidów dyspersyjnych.

Niekiedy substancja tworząca fazę rozproszoną może rozpuszczać się w tym samym rozpuszczalniku tworząc roztwór rzeczywisty lub może samorzutnie asocjować do postaci większych agregatów, złożonych z dużej liczby cząsteczek, tworząc roztwór koloidalny. Tego typu układy nazywamy koloidami asocjacyjnymi. Stan równowagi koloidów asocjacyjnych, zależny od stężenia i temperatury roztworu, można zapisać następująco:

zagęszczanie, obniżanie temperatury

roztwór rzeczywisty ^    ;    ¹    ___—1- zol

rozcieńczanie, podwyższanie temperatury

lub

nA e=^(A)_n

gdzie: A — pojedyncza cząsteczka, (A)„ — asocjat.

Do koloidów asocjacyjnych należą mydlą, różnego typu detergenty, garbniki, barwniki itd.

Charakterystyczne cechy koloidów asocjacyjnych wykazują m.in. roztwory związków powierzchniowo czynnych. Związki powierzchniowo czynne

występują w roztworach rozcieńczonych w postaci pojedynczych cząsteczek, natomiast gdy stężenie tych substancji wzrasta, zaczynają tworzyć się agregaty cząsteczkowe, tzw. micele. Dla każdego układu związek powierzchnio-wy-woda istnieje określona wartość stężenia, powyżej której zaczynają się tworzyć micele. Jest to tzw. krytyczne stężenie micelowania (CMC od ang. critical micellar concentration).

W przypadku rozpuszczania związków wielkocząsteczkowych (ZWC) istnieją dwie możliwości. Gdy cząsteczka polimeru liniowego zachowuje swój kształt w roztworze, co występuje w dobrych rozpuszczalnikach (np. brak grup polarnych w ZWC sprzyja rozpuszczaniu w rozpuszczalnikach apolarnych i odwrotnie) wówczas nie można jej uważać za cząstkę fazy rozproszonej, ponieważ jej grubość nie przekracza wymiarów cząsteczkowych, co z kolei wyklucza istnienie powierzchni rozdziału i zbliża te roztwory do roztworów rzeczywistych. Odwrotnie, w złych rozpuszczalnikach ta sama makrocząsteczka wydziela się z rozpuszczalnika w postaci zwartego kłębka o dużej gęstości. W kłębku tym przeważają oddziaływania międzysegmentalne łańcuchów polimeru, w miejsce oddziaływań łańcuch-- rozpuszczalnik. Kłębek taki stanowi więc cząstkę odrębnej fazy. Tego typu układy ze względu na niektóre wspólne właściwości z układami typowo koloidalnymi (np. nie dyfundują i nie dializują przez błony pólprzepuszczalne) często nazywane są koloidami cząsteczkowymi.

Należy zaznaczyć, że fizykochemia roztworów związków wielkocząsteczkowych tak bardzo rozwinęła się w ostatnim 30—leciu, że należy ją traktować jako osobny dział chemii fizycznej. Nie jest zadaniem tego skryptu chociażby w ogólnym zarysie ująć najnowasze osiągnięcia w tej dziedzinie.

6.3. Metody otrzymywania układów koloidalnych

Ponieważ cząstki koloidalne mają wymiary większe od wymiarów cząsteczek i jonów, a mniejsze od wymiarów makroskopowych, zrozumiałe jest, że do uzyskania rozdrobnienia koloidalnego prowadzą dwie drogi, a mianowicie: metody dyspersyjne —polegają na rozdrabnianiu cząstek makroskopowych aż do uzyskania wymiarów charakterystycznych dla rozdrobnienia koloidalnego;

metody kondensacyjne —polegają na łączeniu cząsteczek lub jonów w większe zespoły (agregaty) aż do osiągnięcia rozdrobnienia koloidalnego.

Do rozdrabniania substancji stosuje się metody mechaniczne, elektryczne, ultradźwiękowe, metodę peptyzacji oraz rozpuszczania. Metody kondensacyjne są najczęściej metodami chemicznymi. Zaliczamy do nich wszystkie reakcje, które prowadzą do wytworzenia trudnorozpuszczalnych

153