ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дисперсные системы из "Краткий курс коллойдной химии" Область коллоидного состояние. Коллоидная химия, как показывает самый термин, является отраслью науки, посвященной изучению особых дисперсных систем—коллоидов. Однако понятие коллоид или коллоидная система требует уточнения, так как в разные времена и разными учеными в это понятие вкладывался неодинаковый физический смысл, а вместе с тем неодинаковые задачи и содержание приписывались и самой коллоидной химии. [c.7] В связи с этим и термин коллоидная химия в настоящее время является несколько устаревшим, так как она значительно меньше занимается химическим составом коллоидных систем и химическими реакциями в них, чем физической структурой, физическими (и даже механическими) свойствами и физико-химическими процессами, характерными для этих систем. Поэтому правильнее именовать ее физико-химией коллоидных систем. Поскольку, однако, в настоящее время круг изучаемых ею дисперсных систем весьма расширился, то точнее было бы именовать ее и еще более общим термином—физической химией дисперсных систем. Отсюда необходимо для углубленного понимания термина коллоид прежде всего обратиться к уяснению более общих понятий дисперсность и дисперсные системы . [c.7] Другими словами, степень дисперсности—это число частиц, которое можно было бы уложить вплотную на расстоянии 1 см. [c.7] Из этих трех групп наиболее всестороннему и глубокому изучению подверглись дисперсные системы третьей группы, известные под общим названием истинных, или молекулярных, растворов и являющиеся объектом изучения физической химии. Объясняется это прежде всего тем, что системы эти сравнительно просты по составу и структуре (дискретными единицами в них являются либо простые молекулы, либо ионы), а поведение их определяется простыми и четкими закономерностями образовываться они могут самопроизвольно и являются системами устойчивыми и термодинамически равновесными, подчиняющимися правилу фаз. [c.8] С количественным нарастанием молекулярного веса в этих системах можно ожидать новых качественных изменений—новых, более сложных свойств, не укладывающихся в закономерности простых—молекулярных и ионных—систем. Характеристика, данная этим системам в табл. 1, подтверждает такое заключение к ней следует добавить, что системы эти сами по себе агрегативно неустойчивы (размеры их дисперсных частиц могут изменяться как под влиянием внешних факторов, так и самопроизвольно) и что термодинамически они или неравновесны, или же приходят в состояние равновесия весьма медленно и потому практически тоже кажутся неравновесными. [c.9] Неудивительно, что глубокое теоретическое изучение коллоидных систем началось значительно позднее изучения всех других дисперсных систем и сопровождалось рядом противоречий, а раздел физической химии, посвященный этим сложным системам, оказался самым молодым, развившимся главным образом на базе успехов, достигнутых в других ее разделах (в учении об истинных растворах, электрохимии, химической термодинамике). Недаром немецкий ученый Во. Оствальд весьма образно назвал коллоиды миром обойденных величин . Зато изучение коллоидов в течение нашего столетия шло чрезвычайно быстрыми темпами, что тоже неудивительно, поскольку это изучение имеет исключительно важное практическое и жизненное значение. Для этого достаточно указать, что почти исключительно из коллоидов (в широком смысле этого слова) состоят все растительные и животные организмы, все продукты питания, одежда, бумага, многие строительные материалы и т. д. Понятно также, что этот самый молодой раздел физико-химической науки в наше время выделился в самостоятельную научную дисциплину—коллоидную химию или точнее — физико-химию дисперсных систем. [c.9] Что касается группы дисперсных систем под рубрикой простых дисперсий или суспензий, то наиболее высокодисперсная часть из них (с 0 10 - 10 см ), непосредственно примыкающая к группе коллоидов под названием собственно суспензий, эмульсий и пен, также является объектом изучения современной коллоидной химии. Хотя эти системы обладают рядом особых специфических свойств, однако во многом они близки к коллоидам с мицеллярной структурой и изучаются теми же методами, а потому в более общем смысле мы будем и их причислять к коллоидным системам. Они также весьма важны в практическом отношении. [c.9] Все эти вопросы долгое время были весьма дискуссионными. Сначала (во второй половине XIX в.) спор шел о том, являются ли коллоиды (коллоидные растворы) системами гомогенными, как молекулярные растворы, или же системами гетерогенными, как простые механические смеси. Приверженцы растворной теории, основываясь на том, что коллоидные растворы прекрасно фильтруются через очень плотные фильтры, что они однородны по всем физическим свойствам и даже в сильный микроскоп невозможно увидеть отдельные коллоидные частицы, отрицали принципиальную разницу между коллоидными растворами и истинными растворами и считали, что те и другие являются гомогенными системами. [c.10] Приверженцы же другой— суспензионной —теории, исходя из того, что коллоиды не способны диализировать (проникать через растительные и животные мембраны), диффундировать и проявлять ощутимое осмотическое давление, но зато способны обнаруживать ярко выраженное явление опалесценции, считали коллоидные системы гетерогенными и потому близкими к простым взвесям, или суспензиям. [c.10] Только изобретение в 1904 г. ультрамикроскопа положило конец этой дискуссии в пользу суспензионной теории коллоидные частицы по размерам оказались в сотни и тысячи раз крупнее обычных атомов и молекул следовательно частицы эти представляют собой микроагрегаты из очень большого числа отдельных атомов и молекул с наличием у них физической поверхности раздела, отделяющей взвешенные коллоидные частицы от окру Жающей среды (растворителя). [c.10] Таким образом, был сделан вывод, что коллоидные растворы представляют собою системы гетерогенные, точнее—ультрамикро-гетерогенные, и что в каждой коллоидной системе и суспензиях следует различать две фазы—дисперсную, как совокупность взвешенных частиц раздробленного вещества, и дисперсионную среду, как фазу непрерывную (конечно, не в абсолютном смысле). Вскоре вслед за этим была создана мицеллярная теория строения коллоидных растворов, по которой сложную коллоидную частицу— микроагрегат—стали называть мицеллой. [c.10] Такие выводы о гетерогенном характере и мицелл ярной структуре являются правильными и плодотворными в отношении очень многих коллоидных систем (например, для всех коллоидных растворов благородных металлов, многих окислов, сульфидов и солей) и всех суспензий. Однако распространение приверженцами суспензионной теории представления о мицеллярной структуре решительно на все дисперсные системы со степенью дисперсности 0=10 —10 см , например на растворы белков, каучука, целлюлозы, крахмала, было ошибочным и привело к ряду неправильных выводов. [c.11] Давно уже было установлено, что среди систем с указанной коллоидной степенью дисперсности существуют две заметно несхожие подгруппы. Несходство этих подгрупп выражается в резко различном отношении вещества их дисперсной фазы к веществу дисперсионной с еды. В одних системах (например, в водных коллоидных растворах золота, серебра, АззЗд) наблюдается почти полное отсутствие взаимодействия между веществами обеих фаз взвешенные частицы таких систем (золей, как их назвали) не сольватированы. В других системах (например, в водных растворах желатины и вообще белков), наоборот, наблюдается весьма тесное взаимодействие между веществами обеих фаз, в результате чего дисперсные частицы сильно сольватированы (гидратированы— в случае, если дисперсионной средой служит вода). [c.11] Еще Зигмонди (в начале XX в.) обратил внимание на то, что лиофобные коллоиды обладают свойством необратимости (после высушивания золя они не способны растворяться и вновь давать золь), а лиофнльные—свойством обратимости (самопроизвольного обратимого растворения), и предложил все коллоидные системы делить на необратимые и обратимые,. Однако и в дальнейшем еще долгое время обратимые дисперсные системы продолжали объединять под названием коллоидных растворов, или золей, в одну группу с типичными лиофобными, т. е. необратимыми коллоидами по признаку, якобы, общности их мицелляр-ного строения, т. е. и этим системам приписывали свойство гетерогенности. [c.11] В результате ряда дискуссий было признано целесообразным отказаться от терминов лиофильные коллоиды и лиофильные золи , чтобы не связывать с ними представлений о мицеллярном строении этих систем, а заменить их термином растворы высокомолекулярных соединений (сокращенно—растворы ВМС). В нашем изложении мы будем следовать этому решению и лишь-иногда, в целях преемственности, будем употреблять и термин лиофильные золи в качестве синонима нового термина, а рас- смотрение специальных свойств этих систем проведем отдельно в конце курса. По мнению И. И. Жукова, эти системы рациональнее было бы именовать молекулярными коллоидами. [c.12] Вернуться к основной статье