wymagania5 bmp

^TUa. • ,

Gkc

Rozdział 5.

Układy koloidowe

5.1. Definicja koloidu i typy układów koloidowych

Układami koloidowymi lub w skrócie koloidami nazywamy układy dwu- lub wieloskładnikowe o odpowiednim stopniu rozdrobnienia. Składnik tworzący fazę ciągłą nazywamy ośrodkiem rozprasząjąęym (dyspersyjnym), pozostałe składniki tworzą fazę rozproszoną, czyli zdyspergowaną.

Średnica cząstek lub cząsteczek składnika rozproszonego w układzie koloidowym wynosi od 1(T⁷ do 1(T⁹ m i jest większa o rząd lub dwa rzędy wielkości niż średnica cząsteczek w roztworze rzeczywistym (KT⁹ -10^-1° m). Układy koloidowe złożone z cząstek o jednakowej średnicy nazywamy układami izodyspersyjnymi, o różnych średnicach - polidyspersyjnymi. Spotykane w przyrodzie układy koloidowe mają najczęściej charakter polidyspersyjny. W zależności od stanu skupienia ośrodka dyspersyjnego i fazy zdyspergowanej wyróżniamy różne typy układów koloidowych. Typy układów koloidowych przedstawiono w tabeli 5.1. Najbardziej rozpowszechnionymi układami koloidowymi są emulsje (układy ciecz-ciecz) i zole (substancja stała-ciecz). Cząsteczki wielu związków występujących w przyrodzie (głównie organicznych, np. białek, kauczuku, skrobi, celulozy, glikogenu) czy też otrzymanych sztucznie barwników i tworzyw sztucznych, mają rozmiary odpowiadające rozdrobnieniu koloidowemu i z tego względu nazywane są koloidami cząsteczkowymi lub eukołoidami. Po rozpuszczeniu ich w odpowiednim rozpuszczalniku

TABELA 5.1. Typy układów koloidowych w zależności od stanu skupienia fazy rozproszonej (faza zdyspergowaną) i lazy rozpraszające] (ośrodek rozpraszający)_

Faza rozproszona	Faza rozpraszająca	Typ układu koloidowego	Przykłady
gaz	ciecz	piana	bita śmietana, mydliny, bite białko kurze
gaz	faza stała	piana stała	pumeks
ciecz	gaz	aerozol ciekły	mgła, chmury
faza stała	gaz	aerozol stały	dym, kurz
ciecz	ciecz	emulsja	majonez
ciecz	faza stała	• emulsja stała	sery, masło
faza stała	faza stała	zol stały	niektóre stopy, barwne szkło
faza stała	ciecz	zol	farby, atrament

:ke

o

Rozdział 5. Układ/ koloidowe 173

otrzymuje się układy koloidowe (w tym pizypadku zole). Cząsteczki np. AgCl czy Fe(OH)3, skupiające wokół siebie pewną liczbę atomów lub cząsteczek w zespoły odpowiadające rozmiarom cząstek koloidowych, nazywamy koloidami fazowymi, gdyż tworzą w układach odrębną fazę.

5.2. Metody wytwarzania układów koloidowych

Istnieje wiele metod otrzymywania układów koloidowych. Dobór metody zależy zarówno od stanu skupienia ośrodka rozpraszającego, jak i substancji rozproszonej. Metody otrzymywania układów koloidowych można podzielić na dwie grupy:

-    metody dyspersyjne - polegające na rozdrabnianiu jednej fazy w celu otrzymania z niej cząstek o rozmiarach koloidowych,

-    metody kondensacyjne lub polimeryzacyjne - polegające na łączeniu mniejszych cząstek fazy w większe o rozmiarach koloidowych.

Wśród metod dyspersyjnych można wyróżnić:

•    mechaniczne rozdrabnianie (w moździerzach, młynach koloidowych),

•    rozdrabnianie fazy ciekłej za pomocą strumienia gazu (w celu uzyskania aerozolu),

. rozdrabnianie za pomocą fal ultradźwiękowych (metodą tą otrzymuje się np. układy koloidowe barwników, krochmalu czy gipsu),

. rozdrabnianie termiczne - stosowane np. do otrzymywania metali w stanie koloidowym,

•    rozdrabnianie w luku elektrycznym - do otrzymywania zoli srebra, platyny i innych metali, tlenków niektórych metali, koloidowego grafitu.

Stosowanie metod dyspersyjnych wymaga dodawania stabilizatorów (substancji, które zapobiegają koagulacji koloidów), w celu otrzymania trwałego układu koloidowego.

Metody kondensacyjne lub polimeryzacyjne polegają na przeprowadzeniu operacji i procesów chemicznych, takich jak:

. polimeryzacja addycyjna, np. butadienu do kauczuku, chlorku winylu do polichlorku winylu,

. reakcje kondensacji i polikondensacji,

. zmniejszenie rozpuszczalności związków trudno rozpuszczalnych takich jak np. BaSC>4, AgCl, Agi poprzez dodatek drugiego rozpuszczalnika lub przeniesienie danej substancji do rozpuszczalnika, w którym trudniej się rozpuszcza (np. otrzymywanie koloidowego roztworu siarki czy kalafonii przez wlanie do wody ich nasyconych roztworów alkoholowych),

. redukcja, np. jonów metali szlachetnych,

•    utlenianie (np. koloidalna siarka powstaje podczas utleniania HjS na powietrzu),