Кристаллическая структура коллоидных частиц

Против такого жесткого разделения химических веществ на коллоиды и кристаллоиды высказался в 60-х годах XIX в. профессор Киевского университета И. Г. Борщов (1833—1878), который независимо от Грэма дал определение сущности коллоидного раствора (золя и коллоидной частицы. В частности, ои выдвинул идею о кристаллической структуре коллоидных частиц, высказал близкое к современному представление о коллоидной мицелле и наличии определенной связи между поверхностью коллоидных частиц и молекулами растворителя. Работы И. Г. Борщова позволяют считать его зачинателем русской коллоидной химии и одним и основоположников коллоидной химии как науки вообще. [c.280]

Для изучения структуры коллоидных частиц наиболее приемлемым оказался метод использования отраженных рентгеновских лучей Дебая — Шеррера, широко применяемый для исследования мелкокристаллических материалов. Попадая на фотопленку, отраженные лучи оставляют следы в виде дифракционных линий — тонких искривленных полос. Размытость этих полос зависит от размеров частиц. Поэтому, измерив ширину дифракционной линии, можно рассчитать размер коллоидных частиц. Рентгенографический метод сыграл большую роль в изучении кристаллической структуры многих золей, природ- [c.395]

При высокой степени пересыщения образуется большое число зародышей новой фазы. В результате вещество выделяется в виде большого числа мелких частиц, т. е. обладает сильно развитой общей поверхностью, характерной для коллоидных систем. Если среда не способствует стабилизации мелких частиц, то наиболее мелкие из них (так как характеризуются большей растворимостью, чем крупные) растворяются с образова нием пересыщенного по отношению к крупным кристаллам раствора. В результате последние будут расти за счет растворения мелких кристаллов. Подобный процесс укрупнения осадка часто наблюдается в разных системах. Если же высокодисперсное состояние частиц стабилизируется, например, путем адсорбции на поверхности их соответствующих ионов или образованием на них более или менее прочно связываемой гидратной (сольватной) оболочки, то коллоидная система может сохраняться во времени и укрупнение частиц происходит достаточно медленно. Следует подчеркнуть, что коллоидное состояние такой системы не зависит от аморфной или кристаллической структуры самих частиц. [c.21]

Вопрос о том, какова структура коллоидных частиц — аморфная или кристаллическая,— долгое время оставался нерешенным. Лишь в последние годы, с применением электронного микроскопа и электронографа, в научно-исследовательском физико-химическом институте имени Л. Я- Карпова группе сотрудников под руководством Каргина удалось убедительно доказать, что частицы свежеприготовленных золей золота и других металлов и соединений находятся в аморфном состоянии, дают бесформенные образования и лишь затем, по мере старения, кристаллизуются. В случае применения зародышевого метода протекают два процесса рост кристалликов зародышей и образование крупных частиц, распадающихся с течением времени на множество мелких кристаллических частиц. [c.105]

Ячеистое строение коллоидных частиц сохраняется в течение нескольких недель, после чего в электронном микроскопе можно наблюдать картину ярко выраженных кристаллов (рис. 16), а на электронограммах появляются сплошные кольца. Вначале, как правило, имеются только три интенсивных кольца. В дальнейшем количество колец увеличивается, но одновременно меняется интенсивность некоторых из них. Это происходит, по-видимому, вследствие разной скорости роста отдельных плоскостей кристалла и не связано с изменением кристаллической модификации. Из расчета межплоскостных расстояний полученных нами структур коллоидных частиц гидроокиси алюминия и сравнения их с теоретически вычисленными данными следует, что в результате кристаллизации золя гидроокиси алюминия получается гидраргиллит. [c.172]

Не останавливаясь на этом вопросе, подчеркнем лишь, во-пер-вых, что изучение этого вопроса самыми разнообразными методами неизменно подтверждает кристаллическую структуру дисперсной фазы большинства золей и, во-вторых, что вопрос о форме и структуре коллоидных частиц и макромолекул начинает играть все большую роль в объяснении ряда свойств коллоидных систем, важных не только для теории, но и для практики. Особенно большое значение имеет этот вопрос для растворов высокомолекулярных соединений при изучении их реологических свойств, на чем мы подробно остановимся в дальнейшем. [c.32]

Размеры коллоидных частиц в большинстве случаев превышают размеры отдельных молекул. Коллоидные частицы часто представляют собой скопления отдельных молекул и могут иметь как аморфную, так и кристаллическую структуру. [c.194]

Я. Берестневой н В. А. Каргиным был исследован процесс образования некоторых золей при получении их методом химической конденсации. Были изучены золи кремневых кислот, сульфида мышьяка, гидроокиси алюминия, металлического золота и др. В результате было показано, что образование коллоидной частицы во всех изученных системах происходит в две стадии. Сначала образуются шарообразные или бесформенные частицы, обладающие аморфной структурой (рис. 181). По мере старения внутрн частиц происходит кристаллизационное упорядочение структуры (причем они могут распадаться на мелкие частицы с кристаллическим строением). Процесс этот совершается с различной скоростью. При комнатной температуре в золях золота он начинается примерно через 3—5 мин после приготовления, в золях пятиокиси ванадия — через час, в золях гидроокиси алюминия — через сутки, а в золях кремневых кислот — через два года. При повышении температуры эти процессы сильно ускоряются. [c.523]

Истинно-твердые тела (кристаллы) по современным воззрениям, также обладают свойствами коллоидных систем, вследствие существования дефектов кристаллической решетки различного рода в реальных телах средние расстояния между дефектами близки к размерам коллоидных частиц и механические свойства реальных кристаллов определяются в значительной степени структурой дефектов. [c.254]

Как указывает П. А. Ребиндер [99], под структурой тела понимается пространственная сетка, образованная взаимодействием (сцеплением) друг с другом атомов, ионов, молекул или коллоидных частиц. Такая структура, определяющая упругость и прочность твердых тел, может представлять собой правильную кристаллическую пространственную решетку или хаотический каркас, как в коагуляционных структурах — гелях, студнях или стеклообразных телах. [c.44]

Несколько лет назад 3. Я. Берестнева и В. А, Каргин проделали очень убедительные эксперименты по электронографическому и электронно-микроскопическому исследованию процессов получения типичных лиофобных коллоидов. Было показано, что образованию кристаллических коллоидных частиц всегда предшествует выделение глобулярных и пленочных аморфных структур. Эти эксперименты могут быть истолкованы как доказательство того, что указанные системы, подчиняясь правилу фаз и соответственно законам равновесия смесей аморфных веществ (жидкостей), в определенных условиях распадаются на равновесные фазы, в которых лишь после этого совершается процесс дальнейшего превращения в кристаллические осадки. Подобное представление о механизме образования коллоидных золей может быть распространено и на случаи образования гелеобразных коллоидных систем из неорганических веществ. [c.23]

Золи золота [43] представляют чрезвычайно интересный объект для исследования механизма образования коллоидных частиц, так как, согласно существующим представлениям, коллоидные частицы этих золей являются кристаллическими, а одним из основных методов получения золей золота является введение в раствор зародышей кристаллизации. Казалось бы, что в этом случае уже не могут образоваться коллоидные частицы аморфной структуры, как это происходит во всех описанных выше золях. Однако исследование процесса образования коллоидных частиц золота показало, что он протекает так же, как и в других коллоидных системах. [c.174]

В электронографе свежеприготовленные золи золота показывают аморфную структуру. Хотя размытые кольца, характеризующие аморфную структуру свежеприготовленных коллоидных частиц золота, не совпадают с размытыми кольцами от коллоксилина, являющегося подложкой при приготовлении препарата, но все же, чтобы полностью убедиться, что коллоидные частицы свежеприготовленных золей золота имеют аморфную структуру, надо было получить электронограммы от свежеприготовленного золота на кристаллической подложке. В качестве кристаллической подложки были использованы мелкие волоконца асбеста, которые наносились на отверстие диафрагмы распылением по методу, разра- [c.174]

Таким образом, при исследовании препаратов свежеприготовленных золей золота электронографическим путем, как на аморфной, так и на кристаллической подложке, установлено, что коллоидные частицы свежеприготовленного золя золота имеют аморфную структуру. [c.175]

Согласно полученным нами электронно-микроскопическим и электронографическим данным, на ряде типичных коллоидных систем — двуокиси титана, кремнекислоте, сернистом мышьяке, гидроокиси алюминия, пятиокиси ванадия и золоте,— первичным актом образования коллоидной частицы является получение шарообразных или бесформенных частиц, имеющих аморфную структуру кристаллические частицы возникают уже как вторичные образования в процессе старения коллоидной системы. [c.176]

Итак, нашими исследованиями однозначно установлено, что образование коллоидной частицы протекает в две стадии сначала образуются шарообразные или бесформенные коллоидные частицы, имеющие аморфную структуру по мере старения внутри этих частиц протекает процесс кристаллизации, в результате которого они распадаются на множество мелких, но уже кристаллических частиц. Размер образовавшихся кристаллических частиц связан не с условиями роста из раствора, как это предполагается во всех существующих теориях кристаллизации при рассмотрении вопроса о возникновении новой кристаллической фазы, а с рекристаллизацией при распаде первичных аморфных частиц. [c.177]

Путем одновременного электронно-микроскопического и электронографического исследований коллоидных частиц указанные авторы показали, что вначале, при приготовлении золя, всегда получаются крупные бесформенные образования, имеющие аморфную структуру затем, по мере старения золя, происходит процесс кристаллизации его частиц. Скорость этого процесса различна для различных золей. Среди прочих золей был изучен золь металлического золота [2]. По аналогии с полученными данными, можно было предположить, что и частицы серебра могут существовать в аморфном и кристаллическом состоянии. Это положение, представляющее большой интерес для решения ряда задач гетерогенного катализа и, в частности, для изучения механизма фотографического процесса, необходимо было доказать, прежде чем перейти к исследованию структуры серебряных центров, катализирующих ту или иную стадию фотографического процесса. [c.179]

Макроскопическим дефектом будем называть нарушение, охватывающее область, размеры которой значительно превышают размеры отдельной кристаллической ячейки, К этому типу дефектов относятся трещины, коллоидные частицы постороннего вещества, всякого рода макроскопические вкрапления. Грани и ребра кристалла сами по себе могут рассматриваться как такие макроскопические дефекты, которые нарушают строго периодическую структуру бесконечной идеальной решетки. [c.361]

Изменение коллоидной системы во времени сопровождается укрупнением коллоидных частиц, которое происходит либо в результате роста отдельных кристаллов, либо путем получения агрегата, часто образующих цепочечные или сетчатые структуры. Образование цепочечных и сетчатых структур свидетельствует о неоднородности поверхности коллоидных частиц. Сама кристаллическая структура коллоидных частиц уже свидетельствует о неоднородности их поверхности. Но даже и первичные шарообразные аморфные частицы часто образуют цепочки, что отчетливо видно на всех исследованных нами золях. По-видимому, и на поверхности шарообразных частиц имеются более активные участки, по которым происходит сцепление. Позднее к аналогичным выводам прише-ч Чмутов с сотр. [53]. [c.177]

Электронные микроскопы дают возможность увидеть отдельные коллоидные частицы, крупные макромолекулы (например, белков), вирусы, элементы кристаллической решетки и другие субмикроско-пические объекты размером 10 —10" см. Методом электронной микроскопии можно также наблюдать структуру полимеров. Если классическим методом структурного анализа (рентгенографическое исследование) можно получить сведения лишь о строении областей, размеры которых в десятки и сотни раз меньше длины полимерных молекул, то применение электронной микроскопии позволяет исследовать структуры, образующиеся при взаимодействии макромолекул (надмолекулярные структуры). [c.166]

Против этого утверждения выступил профессор Киевского университета И. Г. Борщов (1869 г.). Его по справедливости атедует считать ие только зачинателем русской коллоидной химии, но и одним из основ оположни ков коллоидной хим ии как 1науки вообще. В своем сообщении о свойствах и строении коллоидных веществ, участвующих в образовании растительных и животных организмов, Борщов в ооновных положениях был ближе к истине, чем Грем. В противоположность последнему он высказывает утверждение о единстве коллоидов и кристаллоидов, выдвигает идею о кристаллической структуре коллоидных частиц и представл йнне о мицелле, указывая на наличие -связи поверх ности коллоидных частиц с растворителем. [c.201]

ИМИ методами люжно исследовать структуры различных размеров. Методы электронографии позволяют обнаружить наличие кристаллической упорядоченности в расположении отдельных атомов и наиболее удобно прилагаются к исследованию частиц золей металлов и окислов металлов (Каргин, Уайзер). Методы рентгенографии и электронографии (особенно при их сочетании) позволяют глубоко исследовать степень упорядоченности внутренней структуры коллоидных частиц и высокополимерных веществ, определить размеры и структуру упорядоченных участков и изучить их изменения при различных процессах (вытяжке, набухании, нагревании и др.). [c.71]

Работы Грэма, открывшие новый, до него не исследованный мир веществ, пробудили огромный интерес к их изучению. В противоположность господствовавщим в то время в науке взглядам Грэма, который видел в коллоидах особый мир веществ, и которые заставили его последователей искать эти новые вещества, русская коллоидная наука шла по пути установления общих закономерностей. Так, еще в 1869 г. в очень обстоятельной работе Борщов исследовал скорость диффузии коллоидов и в противоположность Грэму развил взгляды на эти системы не только как на системы многофазные, но и утверждал кристалличность структуры коллоидных частиц. В работе Борщова было впервые установлено, что между величиной частиц различных коллоидов и скоростью их диффузии существует обратная зависимость. Однако его последователи не пошли по этому пути. Влияние взглядов Грэма было так велико, что потребовалось около 40 лет (с 1865 до 1904 г.), чтобы показать и до1кав13 ть всю ограниченность его представлений, несостоятельность его классификации. И это тем более удивительно, что как Грэму, так и, особенно, его последователям удалось получить в виде коллоидов не только вещества, существующие в природе предпочтительно в аморфном состоянии, но и ряд веществ, имеющих ясно выраженное кристаллическое строение, как АЬОз, ЗЮг, РегОз и др. Значительно позже Борщова Зигмонди также отметил кристаллическое строение коллоидных частиц приготовленного им золя золота, однако оп не сделал из этого достаточно ясного вывода относительно строения коллоидных частиц вообще. Потребовалось 40 лет непрерывной работы для того, чтобы создать почву для пересмотра грэмовских взглядов, в конечном результате русскому ученому Веймарну удалось развить правильные представления, разбившие до основания концепцию Грэма. [c.13]

Несомненно, что частицы лиофобных коллоидов являются агрегатами, состоящими из большого количества молекул, причем в большинстве случаев агрегатами кристаллическими. Такие системы являются системами термодинамически неустойчивыми, и для них состояние равновесия соответствовало бы переходу всего коллоидно диспергированного вещества в монокристалл. Стабильность этих систем определяется существованием на их поверхности адсорбционных слоев, образующихся при адсорбции электролитов, а в некоторых случаях существованием сольватного слоя. В этом случае с дисперсионной средой взаимодействует не все вещество коллоида, а. лишь та его часть, которая расположена на поверхности. Остальная же часть вещества, слагающего коллоидную частицу, остается неизменной при лвзбых изменениях состава дисперсионной среды и по своей структуре и свойствам аналогична любому небольшому участку того же вещества, находяпз егося в макросостоянии. Наличие таких кристалликов в лиофобных системах было особенно убедительно доказано Вейзером [2]. Такие кристаллики обладают всеми свойствами фазы, а содержащий их раствор является микрогетерогенным. [c.242]

Проф. А. В. Нагорный (1934 г.) в своей монографии Динамика коллоидных систем , исходя из утверждения Дюкло, а также из анализа условий возникновения коллоидных систем, видит причину уменьшения факторов стабилизации в самой структуре коллоидных частиц. Так как коллоидные частицы, — говорит он, — являются системами историческими, то они, очевидно, не В озникают сразу в окончательной форме, а развиваются ионы, атомы и молекулы, входящие в ИХ состав, постепенно перераспределяются, укладываются плотнее и более стойко под влиянием сил, которые обусловливают возникновение кристаллических решеток. Как результат Этого, возможно, уменьшается величина заряда и гидратационных сил . [c.314]

Структурно-механическая стабилизация — надежный фактор устойчивости коллоидов и находит широкое производственное применение. В качестве примера можно указать на стабилизацию суспензий минеральных вяжущих строительных материалов (цемента, извести, гипса) в процессе их гидратационнйго твердения—стабилизацию, осуществляемую различными поверхностно-активными веществами лигносульфонатами кальция (пластификатор ССБ), олеиновой кислотой и органическими соединениями типа полуколлоидов. Небольшие добавки этих веществ содействуют адсорбционному и химическому диспергированию при гидратации и гидролизе твердых частиц (см. гл. V) и изменяют кристаллическую структуру (адсорбционное модифицирование). Так, например, в трехкальциевом алюминате ЗСаО-АЬОз (составная активная часть цемента) происходит изменение от правильных гексагональных табличек до ните- и палочкообразных частиц, тонких иголочек. В результате в системе накапливается коллоидная фракция, резко возрастает скорость гид- [c.128]

Нерастворимые молекулы йодида серебра образуют яа,ро коллоидной частицы. Вещество ядра, имеющее кристаллическую или аморфную структуру, нерастворимо в дисперсионной среде и состоит из нескольких тысяч нейтральных молекул или атомов. В рассматриваемом примере ядро — микрокристаллик йодида серебра, состоящий из большого числа m молекул Agi [c.222]

Теория ДЛФО ограничивается рассмотрением потенциальных кривых для двух дисперсных частиц. Это объясняется тем, что коагуляция, протекающая в разбавленных золях, определяется парным взаимодействием частиц, положенным, как мы видели, в основу теорий кинетики коагуляции Смолуховского и Н. А. Фукса. Однако для определения условий устойчивости концентрированных золей необходимо учитывать коллективные взаимодействия частиц. Такие золи не только обладают практически достаточной стабильностью, но часто обнаруживают и периодическое расположение частиц аналогично узлам кристаллической решетки. Подобные периодические коллоидные структуры образуют, например, некоторые вирусы и монодисперсные латексы. Условием периодичности, конечно, является прежде всего достаточная монодисперсность системы. Как отметили еще Бернал и Фанкухен, периодическое расположение свидетельствует о дальнодействующих силах между коллоидными частицами. [c.295]

Изучение надмолекулярной структуры асфальтенов позволяет сделать практические выводы по долговечности структуры битумов, которая зависит от стойкости силового центра дисперсной частицы. Если центр имеет силовые параметры с компенсированными прочными сольватными слоями, то такой коллоидной частице обеспечено долгое неизменное состояние. Если центр представляет собой пачечную структуру типа графитоподобного кристаллита, то битуму, несмотря на хорошие прочностные характеристики в момент изготовления, обеспечено быстрое старение, и, как результат, быстрое разрушение покрытия дорог. Наибольшее количество пачечных структур сосредоточено в окисленных и особенно переокисленных битумах через длительные и черезмерные температурные воздействия в асфальтенах. В компаундированных битумах имеется малое количество пачечных структур по отнощению к аморфным. В самых лучших образцах их нет совсем. Эти битумы получены при низких температурах, т.е. в режимах с полным отсутствием элементов коксования. В битумных системах обнаруживаются два вида ядер -один вид проявляет полностью аморфные свойства, он составляет основу природных нефтей и неокисленных битумов, стабильность которых доказывается многими миллионами лет залегания в нефтяных коллекторах. Другой вид обладает кристаллическими свойствами, быстро растет в количестве при температурных воздействиях, приводит к графитоподобному материалу все количество системы и делает ее нестабильной. Но образному выражению Унгера— появление пачечных структур соответствует появлению раковой опухоли в битуме . [c.86]

По хмере повышения дисперсности глинистых частиц емкость поглощения уменьшается, так как диспергирование приводит к аморфизации кристаллической структуры глинистых минералов, определяющей емкость поглощения. Так, например, в результате мокрого размола каолина до коллоидного состояния емкость поглощения резко уменьшается по сравнению с каолином, размолотым в сухом состоянии. [c.185]

В последние годы (см. обзоры и литературу к гл. П) в полимерах открыты многие формы надмолекулярных структур пачки молекул пачки, сложенные в ленты и пластины сферолиты и монокристаллы лентообразные и пластинчатые образования из сферолитов и др. Все эти формы наблюдаются в кр 1сталличе-ских полимерах и лишь первичные формы (пачки и ленты, составленные из пачек)—в аморфных полимерах. Наиболее характерными надмолекулярными структурами в аморфных полимерах являются пачки, а в кристаллических—сферолиты, имеющие размеры коллоидных частиц. [c.132]

Возникновение в растворе кристаллического образования как первичного акта маловероятно. Трудно представить, чтобы при соударении молекул, атомов или ионов они соединялись сразу в порядке, соответствующем их кристаллической решетке, тем более что коллоидные системы получаются из сильнопересыщенных растворов. Более вероятно, что в пересыщенном растворе каждое соударение влечет за собой слипание частиц поскольку соударения между частицами равновероятны во всех направлениях, то первичные образования новой твердой фазы имеют обычно шарообразную форму и аморфную структуру. Различная дисперсность образовавшихся коллоидных частиц обусловливается, по-видимому, теми же факторами, что и различная скорость роста отдельных плоскостей кристаллов в присутствии примесей, которые могут либо ускорять, либо замедлять рост [45—47]. При образовании коллоидных частиц всегда присутствует большое количество электролитов, как это бы.чо показано в работах Каргина [48]. [c.176]

Несмотря на многообразие форм и размеров частиц загустителя, образующихся при охлаждении смеси компонентов, общим для них является способ формирования структурного каркаса. В процессе охлаждения коллоидного (мыльные смазки) или истинного (углеводородные смазки) раствора диспергированный в масле загуститель начинает формировать кристаллическую структуру с одновременным ростом кристаллов, или волокон, и связыванием их друг с другом. В обычных коллоидных системах, в которых содержание твердой фазы невелико, частицы при столкновении слипаются, т. е. коагулируют, и выпадают в осадок. Высокая концентрация дисперсной фазы в смазках препятствует коагуляции частиц, и они образуют в объеме дисперсионной среды пространственный структурный каркас. Чем больше анизометричность частиц загустителя, т. е. чем больше соотношение площади и объема, тем, как правило, выше прочность структуры смазки. [c.280]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология