ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Понятие о коллоидных системах и определение коллоидной химии как науки из "Курс коллоидной химии" Коллоидная химия первоначально была лишь главой физической химии. Со временем эта дисциплина чрезвычайно разрослась и стала вполне самостоятельной наукой, со своим кругом идей, лежащих в основе толкования экспериментальных фактов. Были разработаны также специальные, вполне специфические коллоидно-химические методы исследования — ультрамйкроскопия, электронная микроскопия, ультрацентрифугирование, электрофорез и т. д. Практика показала огромное значение коллоидной химии для современной техники. Сейчас невозможно указать отрасль народного хозяйства, в которой в той или иной степени не использовались бы коллоидные системы и коллоидные процессы и не применялись бы их методы исследования. Все это и привело к тому, что коллоидная химия выделилась в самостоятельную дисциплину. [c.9] Итальянский ученый Франческо Сельми в сороковых годах XIX столетия обратил внимание на аномальные свойства некоторых растворов, являющихся, согласно современным представлениям, типичными коллоидными системами. Эти растворы сильно рассеивают свет растворенные в них вещества выпадают в осадок от прибавления к ним даже весьма небольших количеств солей, не взаимодействующих с растворенным веществом переход вещества в такой. раствор и осаждение из него не сопровождаются изменением температуры и объёма системы, что обычно наблюдается при растворении кристаллических веществ. Сельми назвал такие растворы, в отличие от обычных, псевдорастворами . Позднее они получили название золей. [c.9] Остановимся на тех особенностях коллоидных растворов, которые были известны уже в шестидесятых годах XIX века. [c.10] Два последних свойства — замедленность диффузии и малое осмотическое давление — указывают на то, что коллоидные растворы содержат относительно крупные частицы растворенного вещества. В самом деле, на диффузию влияет размер растворенных частиц, так как с увеличением размера частицам все труднее передвигаться в среде молекул растворителя из-за возрастания трения. Осмотическое давление — это свойство коллигативное, т. е. зависящее при постоянной температуре только от числа частиц в объеме, и его малое значение указывает на больший размер частиц, так как при одной и той же весовой концентрации и одинаковой плотности растворенного вещества в растворе будет частиц тем меньше, чем крупнее частицы. [c.10] К воздействиям, обусловливающим коагуляцию, относятся нагревание, замораживание, интенсивное перемешивание и прежде всего введение в раствор очень небольших количеств электролитов (ко а гу л я то р о в). При этом существенно, что коагуляция под влиянием электролитов происходит и тогда, когда коагуляторы химически не взаимодействуют с коллоидно растворенным веществом. Таким образом, коагуляция является не химическим, а физическим процессом. [c.11] Коллоидные системы могут быть газообразными, жидкими и твердыми. В начале настоящего курса будут рассмотрены главным образом коллоидные растворы, поскольку они наиболее изучены и имеют чрезвычайно большое практическое значение. И лишь в последующих главах мы ознакомимся с эмульсиями и пенами, а также с газообразными и твердыми коллоидными системами. [c.11] по крайней мере в первое время, считал, что коллоиды по своей природе отличны от обычных веществ (кристаллоидов). Исходя из этого, он разделял все вещества на два мира — мир кристаллоидов и мир коллоидов со своими особыми законами. Однако это мнение Грэма оказалось неверным. [c.12] Еще современник Грэма И. Г. Борщев указывал на возможность кристаллического строения частиц, присутствующих в коллоидных растворах. Позднее, в начале XX века русский ученый П. П. Веймарн показал, что одно и то же вещество может в одних условиях обладать свойствами кристаллоида, а в других условиях давать коллоидные растворы. Так, канифоль при растворении в спирте образует истинный раствор, а в воде — коллоидный раствор. Наоборот, хлорид натрия в воде дает истинный раствор, а в бензоле — коллоидный. Таким образом, правильнее говорить не о коллоидном веществе, а о коллоидном состоянии ве-И1ества. [c.12] Многочисленные исследования, проводившиеся на протяжении многих десятилетий, показали, что коллоидное состояние вещества— это высокодисперсное (сильно раздробленное) состояние, в котором отдельные частицы являются не молекулами, а агрегатами, состоящими из множества молекул. Приняв это определение коллоидного состояния (коллоидной системы), можно сформулировать те принципиальные особенности, которые отличают коллоидные системы от истинных растворов. Поскольку коллоидные частицы состоят из множества молекул, то, очевидно, им могут быть приписаны все термодинамические свойства фазы. Равным образом молекулы среды, в которой диспергированы коллоидные частицы, образуют другую фазу. Следовательно, всякий коллоидный раствор является гетерогенной, многофазной (в простейшем случае двухфазной) системой в отличие от истинных растворов, которые являются гомогенными системами. Отсюда же следует вывод, что поскольку всякий коллоидный раствор представляет гетерогенную систему, условием ее образования является нерастворимость (или очень малая растворимость) вещества одной фазы в веществе другой фазы, ибо только между такими веществами могут существовать физические поверхности раздела. [c.12] Принятое определение коллоидных систем подтверждается рассмотренными выше характерными свойствами коллоидных растворов., Именно такие гетерогенные системы должны сильно рассеивать свет, обладать малой диффузионной способностью, проявлять способность к диализу и быть агрегативно неустойчивыми. [c.13] Следует, однако, отметить, что твердые коллоидные системы не обладают всеми перечисленными выше типичными коллоидными свойствами. Так, все твердые коллоидные системы в обычных условиях агрегативно устойчивы. Это объясняется только огромной рязкостью этих систем, не позволяющей передвигаться частицам растворенного вещества и образовывать более крупные агрегаты в результате слипания. При плавлении же этих систем может проявляться их агрегативная неустойчивость. Металлические сплавы не обладают также опалесценцией. Но это обусловливается лишь непрозрачностью металла. Другие твердые коллоидные системы, дисперсионная среда которых прозрачна (например, рубиновое стекло, опал), заметно опалесцируют. Недаром явление опалесценции получило свое название от минерала опала. [c.13] Поскольку из сказанного ясно, что всякая коллоидная система представляет собою дисперсию одного тела (дисперсная фаза) в другом (дисперсионная среда), то вообще более правильно говорить не о коллоидах, а о коллоидных системах. [c.13] Рассматривая предмет коллоидной химии и коллоидные системы, необходимо указать на системы, которые, не являясь коллоидными в прямом смысле этого слова, имели большое значение для развития коллоидной науки. [c.14] Существует класс весьма важных веществ с очень большими молекулами, так называемые высокомолекулярные соединения, или полимеры. Сюда относятся белки, целлюлоза, каучук и ряд синтетических продуктов. Размеры молекул этих веществ в отдельных случаях могут даже превышать размер коллоидных частиц. Возникает вопрос, являются ли растворы этих веществ коллоидными системами. Казалось бы, на этот вопрос следует ответить положительно, так как эти растворы, содержащие гигантские молекулы, обладают многими свойствами, характерными для коллоидных растворов, например, способностью к диализу и малой диффузией. Однако, как показали исследования последних десятилетий, в достаточно разбавленных растворах высокомолекулярные соединения раздроблены до молекул и, следовательно, эти растворы представляют собою гомогенные системы. Поэтому их нельзя отнести к типичным коллоидным системам. Растворы белков, целлюлозы, каучука и других подобных веществ во избежание путаницы лучше называть не коллоидными растворами, как это было принято раньше, а растворами высокомолекулярных веществ. Это название указывает, что данные системы, во-первых, являются истинными растворами и, во-вторых, что в них содержатся гигантские молекулы. [c.14] В заключение необходимо упомянуть о коллоидных системах, возникающих самопроизвольно (спонтанно), хотя, казалось бы, это противоречит тому, что при образовании коллоидных систем увеличивается межфазная поверхность, а значит, и свободная энергия системы. Такие системы,. имеющие вследствие больших размеров частиц безусловно коллоидную природу, обнаружены и исследованы в Советском Союзе П. А. Ребиндером и его школой и в настоящее время привлекают пристальное внимание физико-химиков, работающих в области коллоидной химии. Сюда следует отнести критические эмульсии, возникающие спонтанно при температурах, близких к критической, эмульсии, представляющие. собой углеводороды с большим содержанием эмульгатора, некоторые неорганические дисперсные системы и т. д. [c.15] К рассмотрению спонтанного образования коллоидных систем и природы растворов полимеров, имеющих явно выраженный коллоидный характер, мы еще возвратимся в гл. VIII и XIV. [c.15] Вернуться к основной статье