Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
1 Колла — по-гречески «клей»; коллоид — «клееподобный».
2 Дисперсия — рассеяние; в данном случае — состояние вещества в виде мельчайших частиц. Степень дисперсности определяется величиной этих частиц.
фазы, совершающие броуново движение, чего никогда не наблюдается в истинных растворах, за исключением некоторых органических соединений с очень крупными молекулами.
В гелях дисперсная фаза представлена в столь значительном количестве, что отдельные дисперсные частички являются как бы слипшимися между собой, образуя студнеобразные, клееподобные, стекловидный міассьі. Дисперсионная среда в этих случаях занимает как бы оставшееся пространство между дисперсными частичками. Примерами гелей могут служить: сажа, грязь, опал (гель кремнезема), лимонит (гель гидроокислов железа) и др.
В зависимости от природы дисперсионной среды различают: гидрозоли и гидрогели (дисперсионная среда — вода), аэрозоли и аэрогели
(дисперсионная среда — воздух), пирозоли и пирогели (дисперсионная среда —¦ какой-либо расплав), кристаллозоли и кристаллогели (дисперсионная среда—какое-либо кристаллическое вещество) и т. д.
Наибольшее распространение в земной коре имеют гидрозоли, кристаллозоли и гидрогели. Дальше будем говорить только о них.
Гидрозоли наиболее просто могут быть получены механически, путем тонкого распыления тем или иным путем вещества до размеров дисперсной фазы в воде. В природе #Ад О Вг грубо- и тонкодисперсные системы нередко об-
разуются при перетирании и истирании гор-Фиг. 21. Сечение кри- -ых пород и минералов под влиянием дви-
сталлическои решетки r , г
AgB1. жущих сил (водных потоков, ледников, тек-
тонических смещений и пр.).
Однако наибольшую роль в образовании природных коллоидных растворов играют химические реакции в водных средах, приводящие к конденсированию молекул: окисление, восстановление и особенно реакции обменного разложения. Для самой поверхности части земной коры не меньшее значение в образовании коллоидов имеет также жизнедеятельность организмов (биохимические процессы).
Важно отметить, что дисперсные частички в коллоидных растворах электрически заряжены, в чем легко убедиться при пропускании через растворы электрического тока. Знак заряда одинаков для всех частиц данного коллоида, благодаря чему, отталкиваясь друг от друга, они находятся во взвешенном состоянии в дисперсионной среде. Возникновение заряда объясняют адсорбцией дисперсными частичками тех или иных ионов, содержащихся в растворах. На этом вопросе необходимо остановиться более детально.
Представим себе, для примера, твердую дисперсную частичку AgBr Несмотря на ультрамикроскопические размеры, она должна обладать кристаллической структурой, которая схематически в разрезе изображена на фиг. 21. Каждый катион Ag1+ и анион Br1- внутри этой решетки находится в шестерном окружении ионов противоположного заряда: четыре — в плоскости чертежа, один — над данным ионом и один—под ним. Таким образом, внутренние ионы дисперсной частички полностью насыщены валентностями (см. правило Паулинга на стр. 50). Иначе обстоит дело с пограничными ионами в кристаллической решетке Тем же путем легко подсчитать, что большинство наружных ионов'
1 На грани, перпендикулярной к плоскости рисунка.
получает насыщение только от пяти ионов противоположного знака (3 — в плоскости рисунка, 1—над и 1 — под плоскостью рисунка). Следовательно, ионы Ag и Br, расположенные на плоской поверхности дисперсной частички, имеют по Ve ненасыщенной валентности, а на ребрах— по 2/б, а угловые ионы — даже по 3/е ненасыщенной валентности. Этот остаточный некомпенсированный заряд и обусловливает поглощение (адсорбцию) из раствора некоторого количества дополнитель-
н
Фиг. 22. Схема строения дисперсной фазы в водной среде, содержащей
электролиты
7—катионы в кристаллической решетке дисперсной фазы; 2—-анионы в ней; 3—выступающие на углах анионы с ненасыщенными валентностями; 4—адсорбированные катионы ионного роя; 5—диполи WX) (частично деформированные)
ных ионов брома или серебра, удерживающихся у поверхности дисперсных частиц в виде так называемого диффузного слоя.
Практически коллоид AgBr получается путем смешения растворов AgNO3 и KBr, реагирующих по следующей схеме: AgNO3 -f- KBr = = AgBr -f- KNO3. Если эти растворы смешать в эквивалентных количествах, то образуется кристаллический осадок AgBr (но не коллоид). Если азотнокислое серебро вливать в бромистый калий, то возникает золь, дисперсные частички которого AgBr заряжаются отрицательно благодаря адсорбции ионов Br1-. При обратном порядке сливания, образующиеся дисперсные частички AgBr адсорбируют катионы Ag1+ и заряжаются вследствие этого положительно.
Чтобы получить более реальное представление о гидрозолях и строении дисперсных фаз, обратимся к характеристике их с точки зрения электрохимии.
На фиг. 22 схематически изображена дисперсная фаза в окружении дисперсионной среды, в данном случае воды, содержащей ионы
Na1+, K1+, Ca2+, Mg2+, Cl1-, [SO4]2" и другие, обычно встречающиеся в почвенных водах, содержащих то или иное количество растворенных солей. Сама дисперсная частичка, так же как и в предыдущем случае, показана в виде кристаллической фазы, у которой в угловых точках должна иметь место неполная насыщенность валентностями. Стало быть, у этих выступов будут скопляться адсорбируемые ионы, в нашем случае катионы Na1+, K1+, NH41+, Mg2+ и Ca2+, заряжающие дисперсную частичку положительно и образующие вокруг нее диффузный слой.
