ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Очерк развития коллоидной химии из "Коллоидная химия Издание 3" Большое практическое значение и своеобразные свойства коллоидных систем, естественно, привлекали внимание исследователей. [c.8] Первые практические сведения о коллоидах содержатся в трудах Аристотеля и алхимиков, затем у Берцелиуса (1824—1834 гг., суспензии нерастворимых осадков), Ф. Сельми (1845 г. и позднее, истинные растворы и псевдорастворы), Фарадея (185 г., изучение золей золота) и др. в частности, Ф. Сельми рассматривал псевдорастворы как распределение вещества в жидкой среде, не сопровождающееся разбавлением до молекул . [c.8] В трудах великого русского ученого М. В. Ломоносова (1751) имеются данные о ясном различии между явлениями кристаллизации и коагуляции, описывается получение золей золота в воде и стекле (цветные стекла). Важное открытие адсорбции на угле из раствора было сделано Т. Е. Ловицем (1789). Ф. Ф. Рейсс (1809) описал явления электрофореза и электроосмоса на опытах с глиной. Б. И. Давидов (1851) разработал теорию капиллярных явлений. [c.8] Впервые термин и понятие коллоиды были четко сформулированы Т. Грэмом (1861), с появлением трудов которого обычно связывается возникновение коллоидной химии. Грэм разработал ряд методов приготовления и очистки коллоидных растворов, используя различия в диффузии и диализе, и назвал коллоидами (что буквально означает клееобразные вещества ) такие вещества, как альбумин, желатину, гидроокись алюминия, не проходящие через мембраны (неспособные к диализу), в отличие от обычных кристаллических веществ. [c.8] В течение XIX и начале XX вв. в области физики и классической физической химии был выполнен ряд фундаментальных исследований, сыгравших позднее большую роль в развитии коллоидной химии. В их числе необходимо назвать труды П. Лапласа (1806, теория капиллярности), В. Гиббса (1878, правило фаз, теория поверхностных явлений), Ж. Рэлея (1871, теория рассеяния света), А. Эйнштейна (1905, теория броуновского движения, теория вязкости суспензий), М. Смолуховского (1906, теория броуновского движения) и др. Работы Ж- Перрена (1908) и Т. Сведберга (1912) экспериментально обосновали молекулярное строение вещества и теорию Эйнштейна — Смолуховского, а при помощи ультрамикроскопа Зигмонди (1903) удалось непосредственно наблюдать наличие мельчайших частиц в коллоидных растворах. [c.9] На основе этих исследований и работ П. П. Веймарна, Оствальда и др. было установлено, что в коллоидных растворах частицы находятся в высокой степени раздробления или диспергирования, но что они гораздо больше молекул было найдено, что во многих случаях размер частиц приблизительно составляет от 1 до 100 ммк. Степень диспергирования частиц получила название степени дисперсности, диспергированные частицы — дисперсной фазы, среда, в которой они находятся,— дисперсионной среды, а вся система в совокупности — дисперсной системы-, эти названия применяются и в настоящее время. [c.9] Веймарн, Во, Оствальд и др. высказали мысль, что свойства дисперсных систем определяются только степенью дисперсности частиц и даже предложили называть коллоидную химию дисперсоидоло-гией. Это представление было обусловлено тем, что большинство известных в то время свойств коллоидных систем — оседание под действием силы тяжести, мутность, неспособность к диализу и др.— действительно в значительной мере зависели от размеров частиц. [c.9] Наиболее четко критику дисперсоидологии дал Н. П. Песков (1917), показавший, что свойства коллоидных систем зависят не только от размеров частиц, но в гораздо большей мере — от наличия поверхностей раздела со значительной свободной поверхностной энергией. Н. П. Песков отделил понятие кинетической устойчивости, обусловленной скоростью оседания частиц и зависящей от их размера, от устойчивости частиц к взаимному слипанию, которую он назвал агрегативной устойчивостью-, он указал, что коллоидным системам, вследствие их многофазности (гетерогенности), свойственна агрегативная неустойчивость, преодолеваемая лишь путем адсорбции ионов или молекул на частицах дисперсной фазы. Таким образом, агрегативно устойчивая коллоидная система в принципе должна состоять из трех компонентов диспергированных частиц, среды и стабилизатора. [c.10] Позднее аналогичная концепция была широко развита в работах Кройта, Фрейндлиха и их школ. Она давала объяснение основным свойствам коллоидных систем и отвечала установленному многими методами строению коллоидных дисперсий или золей металлов, гидроокисей и сульфидов металлов и других нерастворимых в воде веществ гидрофобных золей). Было показано, что частицы золей состоят из нерастворимого ядра, на поверхности которого адсорбированы стабилизирующие ионы, причем второй слой ионов противоположного знака находится в растворе вокруг частицы такая сложная, в целом электронейтральная частица называется мицеллой. Эта картина строения частиц гидрофобных золей остается правильной и в настоящее время (см. стр. 92). Следует отметить, что гидрофобные золи (Аи, Ag, АззЗд, РСгОз и др.) в течение длительного времени были основными объектами исследований в коллоидной химии. [c.10] Вторая группа коллоидных систем, отличающаяся высокой устойчивостью к действию электролитов и сравнительно хорошей растворимостью (белки, агар, желатина, крахмал и др.), называемых поэтому гидрофильными коллоидами, изучалась по аналогии с гидрофобными золями. Предполагалось, что частицы гидрофильных коллоидов также состоят из нерастворимого ядра, на поверхности которого, однако, адсорбированы не ионы, а электронейтральные молекулы неэлектролитов (молекулярный стабилизатор), чем обусловлена их сравнительно малая чувствительность к электролитам. [c.10] Изложенные представления господствовали в коллоидной химии приблизительно до 30-х годов XX в. Для развития коллоих-ной химии большое значение имели успехи классической физической химии этого периода теория сильных электролитов Дебая и Гюк-келя (1923), рентгенографический метод Дебая и Шеррера (1916), работы по строению двойного электрического слоя А. Н. Фрумкина (1921 г.). [c.11] Детальное изучение природы лиофильных коллоидов стимулировалось все более интенсивным развитием промышленности эфиров целлюлозы, натурального и синтетического каучука, искусственного волокна, полиамидов, полиэфиров и других высокомолекулярных веществ, включавшихся в эту группу коллоидов, а также разработкой ряда новых специальных методов исследования. Успехи органической химии позволили синтезировать большое количество новых важных видов высокополимеров и неопровержимо доказали наличие в них длинных цепных макромолекул с различной степенью гибкости. [c.11] Работами Каргина и его школы было показано, что растворы высокомолекулярных веществ подчиняются правилу фаз и являются термодинамически обратимыми молекулярными гомогенными (однофазными) системами, способными сохранять агрегативную устойчивость без стабилизатора, в двухкомпонентном растворе. В этом же направлении работали школы Мейера, Флори и др. [c.11] Проведенные исследования позволили отказаться от прежних представлений Марка и Мейера о наличии в полимерах постоянных кристаллических образований (тоже называемых мицеллами) с фазовой поверхностью раздела. Свойства растворов полимеров оказались обусловленными не особо высокой сольватацией, а в значительной мере теми же свойствами длинных цепных макромолекул, которые определяют и поведение твердых полимерных материалов вне раствора. [c.11] Таким образом, существо вопроса заключается не в том, являются ли лиофильные коллоиды действительно лиофильными , а в том, что наиболее характерные и своеобразные свойства растворов высокомолекулярных веществ объясняются наличием длинных цепных молекул (см. гл. VIII), а не сольватацией, хотя для многих полярных полимеров и белков сольватация остается главным фактором устойчивости их растворов заметную роль играет гидратация также в устойчивости таких коллоидов, как золи кремниевой кислоты, гидроокиси алюминия и др. [c.12] Несомненно, что и современный этап развития коллоидной химии не является окончательным и, возможно, что развитие новых синтезов неорганических полимеров существенно изменит известную в настояшее время картину. [c.13] Необходимо отметить, что в ряде основных проблем учения о дисперсных системах и высокомолекулярных соединениях благодаря работам Н. П. Пескова, И. И. Жукова, А. И. Рабиновича, А. И. Рабинерсона, А. В. Думанского, П. А. Ребиндера, В. А. Каргина, С. М. Липатова, Б. В. Дерягина, Д. Л. Талмуда, С. И. Соколова, Б. А. Догадкина и др. советская коллоидная химия занимает ведущее место в мировой науке. [c.13] Вернуться к основной статье