Тема 6. Коллоидная химия.
Урок № 6.9. Пептизация
Пептизацией называют переход осадков под действием пептизаторов в состояние коллоидного раствора. Пептизировать можно только «свежие» (свежеприготовленные) осадки, в которых частицы коллоидного размера соединены в более крупные агрегаты через прослойки ДС. По мере хранения осадков происходят явления рекристаллизации и старения, приводящие к сращиванию частиц друг с другом, что препятствует пептизации.
Пептизация может происходить в результате промывания осадка или под действием специальных веществ — пептизаторов. При этом из незаряженных или имеющих очень малый заряд коллоидных частиц осадка удаляется (вымывается) часть ионов или, напротив, на них адсорбируются ионы пептизатора, что ведет к увеличению заряда частиц и преодолению сил притяжения между ними.
Различают следующие виды пептизации:
- адсорбционная;
- диссолюционная;
- пептизация промыванием осадка растворителем.
1) Получение золя бромида серебра адсорбционной пептизацией.
Возьмем избыток AgNO3 (который играет роль пептизатора) и добавим его в раствор. В результате образуется золь, структурная единица дисперсной фазы которого называется мицеллой. Образование мицеллы происходит следующим образом. Ионы Ag+ (потенциалопределяюшие ионы) адсорбируются на поверхности частиц осадка AgBr, заряжая их положительно, к положительно заряженной поверхности образовавшегося ядра мицеллы притягиваются ионы противоположного знака – противоионы (ионы NO3-). Часть этих ионов, составляющая адсорбционный слой, прочно удерживается у поверхности ядра за счет электростатических и адсорбционных сил. Ядро вместе с адсорбционным слоем составляет коллоидную частицу. Остальные противоионы связаны с ядром только электростатическими силами. Эти противоионы образуют диффузный слой. Наличие заряда у коллоидных частиц приводит к их отталкиванию и обеспечивает устойчивость золя.
Мицеллу золя AgBr можно представить и в графическом виде:
Как следует из рисунка и структурной формулы мицеллы, на поверхности твердых частиц осадка располагаются противоположные по знаку заряда ионы, которые пространственно разделены. Эти ионы образуют двойной электрический слой.
Диссолюционная пептизация отличается от адсорбционной только отсутствием в готовом виде электролита-пептизатора. Рассмотрим на примере получения золя гидрооксида железа.
К полученному осадку добавляем HCl:
Образовавшийся FeOCl является электролитом – пептизатором.Далее происходят такие же процессы, как и при адсорбционной пептизации с образованием мицелл:
{[Fe(OH)3].nFeO+.(n-x)Cl-}x+.xCl-
Метод промывания осадка растворителем используется, если осадок получен при значительном избытке одного из реагентов. Большая концентрация ионов в растворе вызывает сжатие двойного электрического слоя. Ионы диффузного слоя проникают в адсорбционный, в результате заряд коллоидной частицы становится равным 0 и происходит агрегация частиц:
{[mFe(OH)3].nFe3+.3nCl-}0
После промывания осадка растворителем мицеллы будут иметь вид:
{[mFe(OH)3].nFe3+.3(n-x)Cl-}3x+.3xCl-
Соотношения между количеством осадка и пептизатора находят опытным путем, при этом необходимо учитывать тот факт, что действие пептизатора направлено на поверхность коллоидной частицы. При добавлении определенного количества пептизатора вначале он взаимодействует с крупными частицами, далее по мере протекания пептизации при переходе осадка в состояние золя частицы уменьшаются в размере, одновременно увеличивается их количество, а значит, и площадь поверхности, на которой должен адсорбироваться пептизатор. Поэтому процесс постепенно замедляется и даже может частично пойти в обратную сторону.
Различают следующие виды пептизации: пептизация промыванием осадка, пептизация осадка электролитом, химическая пептизация.
Пептизация промыванием осадка сводится к удалению из него электролита, вызвавшего коагуляцию. В результате этого оставшийся двойной электрический слой утолщается, силы отталкивания начинают преобладать над силами притяжения и отделившиеся друг от друга частицы в результате броуновского движения равномерно распределяются в дисперсионной среде, образуя золь.
Пептизация осадка промыванием хорошо известна из практики аналитической химии, где она обычно рассматривается как нежелательное явление. Часто при промывании полученного осадка водой он начинает проходить через фильтр, что указывает на увеличение его дисперсности и образование золя.
Пептизация электролитами (адсорбционная пептизация) наблюдается при введении в осадок электролита, один из ионов которого может достраивать кристаллическую решетку дисперсной фазы или адсорбироваться на ее поверхности, т.е. иона, способного стабилизировать золь.
Примером пептизации с помощью электролита является введение в све- жеполученный и промытый водой осадок гидроксида железа раствора хлорида железа.
Химическая пептизация происходит, когда вещество, добавляемое в систему, взаимодействует с веществом осадка, в результате чего образуется электролит, стабилизирующий частицы дисперсной фазы.
Явление пептизации имеет большое значение в технике при переведении различных осадков в коллоидные растворы, а также в препаративной коллоидной химии при получении золей.