Caractéristiques de l’état colloïdal

La surface des phases en contact peut être macroscopique. L’épaisseur de la surface interfaciale est d’environ 0,5 à 2 nm, par conséquent la particule colloïdale doit être au moins deux fois l’épaisseur de la couche de surface. Par conséquent, la limite inférieure de la taille d’une particule colloïdale est de 1 nm, la limite supérieure est de 100 nm. Les particules colloïdales peuvent être tridimensionnelles si toutes les dimensions sont de l’ordre de la finesse colloïdale, bidimensionnelles (lamellaires) où deux dimensions sont de cet ordre, ou unidimensionnelles (filiformes) lorsqu’une dimension est de la finesse colloïdale.

Système de dispersion

C’est un système contenant un milieu dispersant et une substance dispersée. Nous pouvons le diviser en plusieurs types :

1. si la substance dispersée est un ensemble de particules de même taille – elle est monodisperse,
2. lorsque les particules de la substance dispersée ont des tailles différentes – elle est polydispersée,
3. les particules de la substance dispersée ont la même forme (ex. bâtonnets, billes, lamelles) – monomorphes,
4. si les particules de la substance dispersée ont des formes différentes – multiformes.

Systèmes colloïdes

La phase dispersée (dispersion) est présente en petite quantité par rapport à la quantité de la deuxième phase, qui constitue le milieu de dispersion continu. La phase continue (par exemple le solvant) est appelée milieu de dispersion. La phase dispersée est formée par le second composant. Les particules colloïdales sont contenues entre des systèmes à fragmentation moléculaire (ex. solutions) ou à fragmentation mécanique (suspensions). Les phases dispersée et dispersante peuvent exister dans n’importe quel état d’agrégation. L’une des conditions de base pour la stabilisation de la plupart des systèmes colloïdaux est la charge électrique des particules de la phase dispersée. A la surface de chaque particule se trouve une couche dite électrique, c’est-à-dire :

• la couche fixe constituée d’ions fortement adsorbés et de dipôles, directement à la surface de la particule colloïdale,
• la couche de diffusion dans laquelle les ions et les dipôles sont disposés d’une certaine manière, mais sont situés à une certaine distance de la surface des particules, y sont moins liés et peuvent changer de position.

Du fait d’un tel agencement d’ions et de dipôles, une différence de potentiel est créée à l’interface entre la particule colloïdale et le milieu de dispersion. La neutralisation des charges électriques des colloïdes conduit souvent à la destruction de l’état colloïdal par la séparation de la phase dispersée sous forme d’amas plus gros, ce que l’on appelle la coagulation.

Obtention de colloïdes

De nombreuses substances peuvent être transformées en un état de fragmentation colloïdale en utilisant un milieu de dispersion, une température et une technique de travail appropriés. Il peut être obtenu dans le processus de dispersion (fragmentation) de systèmes macroscopiques ou dans le processus de condensation d’atomes, d’ions ou de molécules en agrégats (particules agrégées) de tailles spécifiques. Les méthodes de base sont divisées en méthodes de dispersion et de condensation.

1. Méthodes de dispersion : broyage mécanique (broyage), dispersion électrique, atomisation par ultrasons, atomisation thermique, dissolution colloïdale, procédé de peptisation. La fragmentation est un travail contre les forces de cohésion.

Le choix de la méthode dépend de l’état d’agrégation du milieu dispersant et de la substance dispersée. Dans le cas de substances macromoléculaires, il suffit de dissoudre la substance dans un solvant approprié (par exemple du polystyrène dans du benzène ). Si le milieu de dispersion est un liquide organique, le broyage doit être effectué avec addition d’acides organiques supérieurs.

2. Dans les processus de condensation, les atomes, les ions ou les particules sont formés en agrégats de plus grandes tailles. La condensation dans les solutions est associée au déroulement de réactions chimiques ou à un phénomène physique spécifique, et ce sont généralement des méthodes consistant à réduire la solubilité, la réduction, l’oxydation, les réactions d’échange, la polymérisation , l’hydrolyse. Dans une réaction chimique, les particules sont formées par des liaisons métalliques, ioniques ou covalentes, et dans les processus physiques, par des forces intermoléculaires.

Un exemple est la réaction de réduction de solutions de sels de métaux nobles, dans laquelle des hydrosols de ces métaux sont obtenus. Les agents réducteurs peuvent êtrele peroxyde d’hydrogène , le formaldéhyde, l’hydrazine et les sels ferriques. Les hydrazoles d’or, d’argent et de platine ont été obtenus par réduction chimique. Les atomes métalliques séparés se combinent en grappes d’atomes de tailles colloïdales.

Division colloïde

1. En tenant compte de la façon dont il passe à l’état colloïdal :
   1. associatif – se transformant spontanément en un état colloïdal,
   2. dispersion – créée par la fragmentation forcée de la substance dispersée.
2. En tenant compte de l’état de la matière :
   1. aérosols – le milieu de dispersion est un gaz ; par exemple : brouillard, poussière,
   2. sols, solutions colloïdales – le milieu de dispersion est un liquide, par exemple : mousse, lait,
   3. pyrosols – le milieu dispersant est un solide ; par exemple la pierre ponce, les perles de phosphore.
3. Prise en compte de la morphologie :
   1. isométrique, où les trois dimensions (longueur, largeur, hauteur) sont égales ; par exemple : balles, cubes,
   2. anisométrique, où les dimensions diffèrent les unes des autres; par exemple, des tiges, des plaques.
4. Compte tenu de l’affinité des particules colloïdales avec le solvant :
   1. lyophile – ont une grande affinité pour le solvant, une grande durabilité,
   2. lyophobe – ont une faible affinité pour le solvant.

Exemples de colloïdes

Émulsions – systèmes colloïdaux dans lesquels le milieu de dispersion et la substance dispersée sont à l’état liquide. Les liquides ne se mélangent pas, mais l’un est dispersé dans l’autre sous forme de minuscules gouttelettes. Typiquement, l’eau est une phase et l’autre est la phase dite huileuse. Compte tenu de la structure et des rapports volumiques des phases, les émulsions peuvent être divisées en un système eau-dans-huile sans eau, où la phase dispersante est de l’huile et la phase dispersée est de l’eau et, de manière analogue, de l’huile dans l’eau. dont. Les aérosols sont obtenus en dispersant un solide (fumée) ou un liquide (brouillard) dans un gaz. La fumée est le résultat de la fragmentation des solides dans le gaz, également à la suite d’une réaction chimique, par exemple NH ₃ + HCl -> NH ₄ Cl. Les brouillards sont le résultat de la condensation de liquides en vapeurs sursaturées. Exemples de tailles de particules 10 – 1000 Å (Angström), par ex. fumée de tabac 2 – 10 Å, gouttes dans les nuages 40 – 100 Å. Les mousses sont obtenues en dispersant une substance gazeuse dans un liquide. Les particules de gaz sont séparées par de fines couches de liquide, qui forment le squelette de la mousse. La durabilité dépend du renforcement des membranes séparant les particules de gaz avec des films minces de tensioactifs . La formation de mousses, la taille des particules de gaz dispersées et leur durabilité sont d’une grande importance dans le processus d’enrichissement du minerai – flottation . Les tensioactifs ajoutés à la suspension aqueuse du minerai finement broyé forment avec l’air injecté de fines particules de mousse qui, en interagissant sélectivement avec le minerai, le séparent de la gangue (roche stérile).