Коллоидные растворы формируются при сохранении частиц дисперсной фазы в пределах 1–1000 нм. Физические методы получения основываются на дроблении более крупных частиц или переводе веществ из газовой, жидкой или твердой фазы в коллоидное состояние без изменения их химической природы.
Механическое размельчение твердых веществ в специальных мельницах позволяет получить коллоидные порошки, которые затем диспергируют в соответствующем растворителе. Применяются планетарные, шаровые и вибрационные мельницы. Основные параметры процесса — размер частиц исходного материала, продолжительность измельчения, скорость вращения, вязкость дисперсионной среды. После измельчения частицы удерживаются в растворе с помощью стабилизаторов, предотвращающих коагуляцию.
Используются для получения аэрозольных коллоидов. Частицы материала разгоняются струей газа или ударяются друг о друга, что приводит к их дроблению до коллоидных размеров. Такой метод эффективен для тугоплавких металлов и оксидов.
Метод основан на конденсации паров вещества в холодной дисперсионной среде. Частицы образуются за счёт снижения температуры или быстрого расширения газа. Применяются такие способы, как лазерная абляция, испарение в вакууме и конденсация в инертных газах. Данный метод позволяет получать коллоиды высокой чистоты с узким распределением частиц.
Химические методы предусматривают образование коллоидных частиц в результате химической реакции. Частицы дисперсной фазы образуются непосредственно в растворе, часто сопровождаясь ростом мицелл и стабилизацией поверхностно-активными веществами.
Реакции гидролиза солей или солевых комплексов приводят к образованию малорастворимых гидроксидов и оксидов с последующим формированием коллоидного раствора. Классический пример — гидролиз солей железа и алюминия. Контроль pH, температуры и концентрации реагентов позволяет регулировать размер и стабильность частиц.
Коллоиды металлов получают восстановлением их солей с помощью химических восстановителей. Например, восстановление хлорида серебра цитратом натрия формирует коллоидное серебро. Основные параметры: скорость восстановления, температура, концентрация стабилизаторов, предотвращающих агрегацию частиц.
Совместное осаждение двух или более ионов с последующим контролируемым коагулированием приводит к формированию сложных коллоидов. Этот метод применяется для получения гидроксидов, оксидов и комплексных солей с заданным составом и морфологией частиц.
Коллоидные частицы формируются путем взаимодействия ионов с противоположными зарядами в растворе, что приводит к образованию стабильных ассоциатов. Применяется для получения коллоидов органических веществ и полимеров.
Анионные, катионные и неионные ПАВ способны формировать мицеллы, служащие матрицей для стабилизации коллоидных частиц. Этот метод широко используется в фармацевтике и нанотехнологиях для синтеза наночастиц с контролируемым размером и формой.
Электролиз растворов солей металлов позволяет получать коллоидные металлы с высокой чистотой. На катоде металлы восстанавливаются в форме наночастиц, стабилизированных ионными или органическими комплексами в растворе.
Независимо от метода получения, критическим этапом является предотвращение агрегации и осаждения частиц. Используются:
Эффективность стабилизации определяется размером частиц, концентрацией стабилизатора, температурой и ионной силой среды. Контроль этих параметров позволяет формировать коллоиды с предсказуемыми свойствами и длительной стабильностью.