Способы получения коллоидного золота

Добыча соли

Существует, однако, и другой способ перевести хлорид натрия в жидкое состояние — не нагревая твердую соль выше температуры плавления. Можно добавить хлорид натрия к воде — и он перейдет в раствор, т.е. будет в жидком состоянии. Если раствор хлорида натрия упарить, соль выделится из раствора в твердую фазу без изменений: полученная соль химически идентична соли, взятой для приготовления раствора.

Тем не менее, растворение хлорида натрия в воде (и его кристаллизация из раствора в твердую фазу) — не просто физический, а физико-химический процесс. При растворении хлорида натрия в воде он распадается (диссоциирует) на ионы натрия и хлора, которые гидратируются молекулами воды. — Это уже химические превращения. Хлорид натрия в водном растворе отличается по химическим и физическим свойствам и от твердого, и от расплавленного хлорида натрия.

Итак, твердая соль распадается в растворе на составные частицы — ионы натрия и хлора, эти частицы равномерно распределяются по объему раствора. Аналогично при растворении сахара он распадается на составляющие его молекулы, которые распределяются по всему объему раствора сахара.

Если вещество нерастворимо в воде [3], при попадании в воду оно не распадается на молекулы, а остается в отдельной фазе. Например, если мы попробуем смешать воду и частички серы, расколотив все это в стакане, то получим суспензию. На некоторое время частички серы будут распределены по объему жидкости более-менее равномерно. Но в данном случае крупинки серы являются не отдельными маленькими молекулами, а состоят из множества молекул, они тяжелые и вскоре осядут на дно. Суспензия распадется на две фазы: жидкую воду и твердую серу в осадке. Другими словами, что мы взяли сначала — то и получили в конце. К аналогичному результату приведет попытка смешать воду и порошок железа, воду и порошок парафина.

Итак, существуют истинные растворы, в которых молекулы или ионы растворенного вещества равномерно распределены по всему объему раствора. Пример: раствор глюкозы, метиленового голубого, углекислого газа или серной кислоты в воде.

Существуют также суспензии, в которых твердое частицы (крупные частицы, состоящие из множества молекул) распределены по жидкой фазе. Даже если в определенный момент времени такое распределение равномерно, то со временем суспензия расслаивается: жидкость всплывает, а твердая фаза оседает на дно [4]. (Не верите? — Попробуйте расколотить воду и песок).

Почему происходит расслоение суспензий? Как уже говорилось, в суспензии частички крупные — они состоят из многих молекул (ионов, атомов). Поэтому частицы тяжелые — и за счет силы гравитации твердые частицы оседают на дно (или наоборот всплывают, если твердое вещество легче жидкости).

А что будет, если приготовить суспензию с очень мелкими частичками твердого вещества? Такие частички содержат много молекул (т.е. ни о каком истинном растворе не может быть и речи: в истинном растворе вещество распадается на отдельные молекулы или ионы). С другой стороны, наши частички насколько мелкие (микроскопические), что могут не оседать на дно: их поддерживает во взвешенном состоянии броуновское движение молекул воды.

Что мы получили? Вещество распределено по объему жидкости не в виде отдельных молекул (ионов), а в виде микроскопических частиц, состоящих из многих молекул. Но, благодаря тому, что эти частицы микроскопические, они могут длительное время не оседать на дно и распределяться по объему жидкости более-менее равномерно.

Другими словами, это не истинный раствор, и не суспензия. Описанная нами система занимает промежуточное положение и называется «коллоидный раствор» (или «коллоид», хотя последний термин более обширный [5].

Например, можно приготовить коллоидный раствор серы в воде, который гораздо более стабилен, чем суспензия серы в воде. Хотя и тут не все так просто: в коллоидном растворе мелкие частицы часто способны объединяться в более крупные, которые оседают на дно. Чтобы этого не произошло, коллоидный раствор нужно стабилизировать, самый простой способ — специальные добавки, которые предотвращают слипание коллоидных частиц.

Итак, при желании можно приготовить коллоидный раствор серы, но мы займемся вещью более интересной — получим коллоидный раствор золота.

Простите за банальность, но золото нерастворимо в воде — это знают все. Золото можно растворить, например, в царской водке (смесь концентрированных соляной и азотной кислот), в хлорной воде, в растворе иода или в растворе цианида калия (в последнем случае нужен доступ воздуха). Но во всех случаях имеет место химическая реакция: металлическое золото переходит в соединения золота.

Суспензия золота в воде нестабильна: тяжелые частицы золота быстро оседают на дно (напомню, речь идет о крупных частицах). Более того, именно это свойство использовали старатели, когда отмывали крупицы золота от пустой породы в лотках: тяжелые крупинки золота оседали и оставались на дне лотка, а более легкие частички песка, земли и других минералов взмучивались и вытекали из лотка вместе с водой.

А как приготовить коллоидный раствор золота? Измельчить золото в воде? Просто так это сделать не получится: при механическом измельчении частички будут слишком крупными. Существует способ получения коллоидных растворов металлов путем распыления их в электрическом разряде под слоем жидкости. Но в случае золота проще восстановить его из соединений — сделать так, чтобы металлическое золото образовалось в растворе сразу в виде микроскопических частиц нужного размера. Повторюсь: важно также не позволить объединится этим частичкам в более крупные — которые осядут на дно. Достигается это разными способами, например, удалением из раствора избытка электролита и защитными добавками, которые препятствуют агрегации (слипанию) коллоидных частиц.

Кстати, приготовление коллоидного раствора золота уже было описано в журнале (причем, лекционный вариант данного опыта) [6].

В зависимости от размера частиц цвет коллоидных растворов золота может меняться от фиолетового до красного. Ниже мы рассмотрим приготовление фиолетового золя золота.

__________________________________________________
3 Вернее — очень малорастворимо, поскольку абсолютно нерастворимых веществ не существует.

4 При условии, что жидкость более легкая, чем твердое вещество — иначе всплывает твердая фаза.

5 По отношению к коллоидным растворам применяется также термин «золь», например, золь серебра, золь кремниевой кислоты и т.д. Термин «золь» часто противопоставляется термину «гель» (помните: гель кремниевой кислоты, или силикагель?). В отличие от коллоидного раствора (в котором частички вещества не связаны между собой) в структуре геля коллоидные частицы объединяются в трехмерную структуры, в результате гель приобретает свойства твердого тела.

В последнее время золи и гели с достаточно мелкими частицами модно называть «наноматериалы» — от такого переименования научная суть не меняется, зато шанс получить деньги на исследования резко возрастает.

6 См. статью Всеукраїнська олімпіада з хімії — 2015 / Всеукраинская олимпиада по химии — 2015. Загадочное название (цепь превращений) — задание №4 [ссылка]

Опыт был проведен на основе методики из книги Оствальд В. Краткое практическое руководство по коллоидной химии Практическое руководство. — М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2010. — 176 с.

Коллоидное золото.
Во всех нижеописанных опытах исходят из 1% водного раствора (HAuCl₄·4H₂O, Aur. chlorat. flavum) или хлорного золота (AuCl₃, Aur. chlorat. fuscum), причем его первоначально осторожно доводят до нейтральной или слабощелочной реакции, по лакмусу, прибавлением возможно чистого K₂CO₃ или Na₂CO₃. Сохранять раствор хлорного золота для дальнейших опытов следует всегда возможно концентрированным и с кислой реакцией. В случае избытка щелочи раствор медленно разлагается и становится негодным к употреблению; Таким образом, если желательно исходный раствор сохранить на более или менее продолжительное время, то непосредственно перед выполнением опыта нейтрализуется лишь нужная для него порция, лучше всего при 100 кратном разведении (=0.01%).

Опыт 7.
Золи золота, полученные при помощи газообразных продуктов горения.

Нальем в фарфоровую чашку 100 см 3 H₂О + 10-20 см 3 0.01 %-ного раствора соли золота. Направим на поверхность раствора пламя водорода (И. Донау или, проще, слабо светящийся бунзеновской горелки), в тоже время помешивая раствор стеклянной палочкой. Через 5-10 минут получается гидрозоль красного до красно-фиолетового цвета; реакция продолжается и по удалении горелки, причем оттенок сдвигается к фиолетовой части.

Итак, наш эксперимент.
Для приготовления 1% раствора хлорного золота 8 мг золотой фольги растворили в царской водке [7]. Затем раствор упарили при слабом нагреве (около 100°С или ниже). Полученный сиропообразный осадок хлорного золота (напоминающий жженый сахар) был перенесен несколькими порциями дистиллированной воды в виалу и подкислен несколькими каплями царской водки. Общий объем раствора — около 1.0 мл.

В фарфоровую выпарную чашку налили 20 мл дистиллированной воды. Добавили 4 капли 1% раствора хлорного золота (этот раствор довольно едкий, поэтому его нельзя наливать обычным шприцом со стальной иглой — он ее разъест.). Раствор нейтрализовали добавлением карбоната натрия (х.ч.), контроль по универсальной индикаторной бумаге (напомню: избыток кислоты будет помехой в нашем опыте).

Для получения коллоидного золота нам надо восстановить хлорид золота до металла. Для этого на полученный раствор соли золота направили пламя бутановой горелки. Восстановителем служат продукты неполного сгорания бутана. Реакция идет в поверхностном слое жидкости, там, где пламя касается раствора. Видно, как от него расходятся фиолетовые волны. А тем временем жидкость начинает понемногу закипать.

Коллоидный раствор золота, который мы получили, содержит мельчайшие частицы металлического золота. Из-за их очень маленького размера жидкость имеет фиолетовый цвет. Другими способами можно получить красный или синий золь золота.

Раствор хоть и окрашенный, но прозрачный. Через какое-то время он разрушится, и золото выпадет в виде почти незаметного осадка — ведь его в растворе очень мало.

__________________________________________________
7 В свою очередь, чтобы получить золотую фольгу, взяли измельченную позолоченную латунь, растворили в азотной кислоте, золото отмыли водой.

Источник

Коллоидное золото и его получение с помощью электроимпульсной технологии

Коллоидное золото и его получение с помощью электроимпульсной технологии.

Коллоидное золото – суспензия наночастиц золота, размером от 5 до 50 нм, в деминерализованной (деионизированной) воде. Получение коллоидного золота с помощью электроимпульсной технологии не требует дорогостоящего оборудования, отличается низкими затратами и безотходно.

Коллоидное золото:

Коллоидное золото – суспензия наночастиц золота, размером от 5 до 50 нм, в деминерализованной (деионизированной) воде.

Наночастицы золота, в отличие от обычного – объемного золота , обладают каталитическими, ферромагнитными, настраиваемыми оптическими свойствами, а также способностью к самосборке. Коллоидное золото хорошо поглощает и рассеивает свет, нетоксично, химически стабильно и биосовместимо. Частицы коллоидного золота имеют очень большую удельную площадь поверхности для связывания с различными молекулами (антителами/антигенами).

Традиционно, для синтеза коллоидного золота используется химический способ – цитратный метод. Однако он требует специального химического оборудования и реагентов. Также в качестве отходов образуются химические вещества (кислоты, газы и пр.), которые необходимо деактивировать и утилизировать. Другой способ получения – с помощью электролиза. Очищенная вода прогоняется над поверхностью чистого золота , которое находится под током высокой частоты, в результате ионы золота переходят в воду, и затем вода пропускается через мощное электромагнитное поле.

Коллоидное золото используют не только для напыления и придания «золотого эффекта» предметам, в электронике, оптике, косметике, а также медицине и ветеринарии.

Получение коллоидного золота с помощью электроимпульсной технологии:

Получение коллоидного золота с помощью электроимпульсной технологии основано на применении эффекта Юткина . При этом технологический процесс получения коллоидного золота не требует дорогостоящего оборудования, отличается низкими затратами и безотходен. В качестве сырья используется обычное объемное золото высокой пробы (999). В результате электроимпульсного воздействия кавитатора в воде образуется коллоидное золото с размерами частиц (нанокластеров) 10 нм. Раствор коллоидного золота имеет красно-рубиновый цвет.

Источник

Вам также может понравиться

Ясень семена способ распространения

Ясень обыкновенный Fraxinus excelsior – так в ботанической

Ярлыки способы создания ярлыков ос windows

Создаем ярлыки на рабочем столе Windows Создаем ярлыки

Японское удобрение фуджима способ применения

Удобрения Фуджима Знаете потрясающее удобрение, палочка

Японский чай способ заварки

Технология заваривания японского чая Известно, что