ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Специфические особенности дисперсных систем из "Курс коллоидной химии 1974" Физическая химия дисперсных систем и поверхностных явлений, называемая в силу традиции и краткости коллоидной химией, — одна из важнейших и самостоятельных физико-химических дисциплин. Представление о коллоидах как об особой группе веществ вошло в науку в середине XIX в. растворы этих веществ отличались от обычных рядом признаков, в частности тем, что растворенное вещество не проходило через мембраны с очень тонкими порами (пергамент, животный пузырь) и не обнаруживало заметной диффузии. Вначале считали, что эти признаки присущи соединениям, не способным кристаллизоваться из раствора (например, крахмал, клей, желатина), однако круг их постепенно расширялся, включая все новые и новые, в том числе многие кристаллические вещества. [c.5] В начале XX в. было установлено, что любое вещество может быть получено в виде коллоида и, следовательно, нужно говорить (это было впервые сформулировано профессором Санкт-Петер-бургского горного института Веймарном) не о коллоидных веществах, а о коллоидном состоянии, как о всеобщем особом состоянии материи. [c.5] Коллоидное состояние характеризуется определенной дисперсностью (раздробленностью) вещества. Вещество в этом состоянии диспергировано до очень малых частиц или пронизано тончайшими порами эти частицы и поры невидимы в оптическом микроскопе, но превышают по размерам обычные молекулы. Поскольку раздробленное вещество находится всегда в какой-либо среде, с которой оно в большей или меньшей степени взаимодействует, свойства его нельзя рассматривать в отрыве от этой среды. Следовательно, коллоидные или дисперсные системы состоят из двух (или более) фаз дисперсной фазы (одной или нескольких)—совокупности частиц или пор — и дисперсионной среды, т. е. являются гетерогенными. Таким образом, коллоиды — это не вещества (как считали раньше), а гетерогенные системы, содержащие вещества в высокодисперсном состоянии. [c.5] Системы промежуточной дисперсности (тонкие взвеси, дымы. [c.6] Объектом изучения современной коллоидной химии являются не только коллоидные, но и грубодисперсные системы. [c.6] Выделение коллоидной химии как самостоятельной области знания на основании указанного количественного признака (проводившееся с конца XIX в. под названием дисперсоидологии ) может показаться механистическим. Однако такое выделение имеет необходимые и достаточные основания, так как определенной форме соответствует в этой области свое специфическое содержание и именно здесь количественные изменения приводят к возникновению нового качества. Так, коллоидные частицы обладают более интенсивной окраской, большей прочностью и твердостью, чем крупные частицы того же вещества. Многие вещества, практически не растворимые, проявляют заметную растворимость в коллоидном состоянии. Наряду с изменениями свойств появляются и совершенно новые, характерные для коллоидного состояния свойства, с которыми мы познакомимся по мере прохождения курса. [c.6] К5 10 см. Эту величину и принимали ранее в качестве верхней границы коллоидной области. Сейчас, когда для многих свойств отклонение в 0,1% уже становится заметным, /=10 и 1 = = 10 см. Мы видим, что по мере усовершенствования методов исследования область распространения коллоидного состояния расширяется и его закономерности приобретают все более универсальный характер. [c.8] Таким образом, выбор границ коллоидной области не случаен и определяется тем, что особенные молекулы составляют заметную долю от всех молекул дисперсной фазы. [c.8] Реальные тела взаимодействуют с окружающей средой через поверхность. Поэтому изучение особенных свойств поверхностных слоев необходимо для понимания структуры той совокупности тел. которая составляет реальный мир. [c.9] основная и важнейшая особенность коллоидного состояния заключается в том, что значительная доля всей массы и свободной энергии системы сосредоточены в межфазных поверхностных слоях. [c.9] Следует отметить также ряд свойств, связанных с этой основной особенностью, но имеющих самостоятельное значение. Так, молекулы, расположенные в поверхностном слое на границе раздела фаз, не только отличаются от объемных , но различаются и между собой. [c.9] Поверхность реальной частицы твердого тела состоит из выступов, впадин, участков различной кривизны. Силовое поле, а следовательно, и локальные значения поверхностной энергии различны на этих участках поэтому две системы одного и того же состава с одинаковой величиной удельной поверхности могут оказаться энергетически неравноценными. Таким образом, при переходе от обычных физико-химических систем к коллоидному состоянию мы впервые встречаемся с таким свойством, как невос-производимость системы, ее индивидуальность. Например, в технологическом процессе, полностью отработанном и совершенно стандартном, не удается получить идентичные образцы активированного угля. [c.9] Если дисперсная фаза является жидкой, то в отсутствие внешних сил капельки приобретают сферическую форму. Объясняется это существованием избыточной свободной поверхностной энергии. Как известно, сфера обладает наименьшей поверхностью при данном объеме и процесс образования сфер идет самопроизвольно в соответствии со вторым началом термодинамики. В сферической капле все поверхностные молекулы не различимы между собой, но отличаются от объемных своей ориентацией. Поверхностные слои обычно характеризуются дальним порядком расположения ориентированных молекул (глава УП1), Эта особенность весьма существенна, ибо в результате организации микроструктур в дисперсных системах часто образуются ориентированные макроструктуры. [c.9] Обладая избытком свободной энергии, типичные высокодисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми. Для них характерны самопроизвольные процессы, снижающие указанный избыток путем уменьшения дисперсности. При этом система, оставаясь неизменной по своему химическому составу, изменяет энергетические характеристики, а следовательно, и коллоидно-химические свойства. В рассматриваемых процессах, в отличие от химических, система проявляет неустойчивость, изменчивость, высокую лабильность, оставаясь в то же время сама собой (сохраняя состав). [c.10] Все эти особенности — невоспроизводимость, структурообразо-вание и лабильность — имеют огромное значение в процессе эволюции материи к наиболее высокоорганизованной ее форме — жизни. Потенциальные возможности жизненных процессов уже заключены, как в зародыше, в дисперсных системах, из которых построено живое вещество. Коллоидный уровень материи, надмолекулярный или высокомолекулярный, соответствующий молекулярному уровню в биологии, является необходимым и неизбежным звеном в процессе эволюции. [c.10] Комплексные биологические проблемы, доминирующие в настоящее время в естествознании, решаются в значительной степени на основе физической химии дисперсных систем. Поэтому изучение коллоидной химии приобретает особенно важное и принципиальное значение для развития науки в настоящем и будущем. [c.10] Вернуться к основной статье