Гетерогенные дисперсные растворы. Коллоидные системы

По степени дисперсности (т.-е. величине частиц распределенного в среде вещества) дисперсные системы делятся на грубодисперсные (взвеси и гетерогенные смеси) с размерами частиц более I мкм и на тонкодисперсные коллоидные) системы с размерами частиц 1—0,1 мкм. Если же вещество диспергировано до размеров молекул и ионов, то возникает гомогенная система — раствор. [c.125]

Молекулярная теория находит подтверждение в ряде фактов и наблюдений. Во-первых, определение молекулярных весов в раа-бавленных растворах полимеров методами, прямо указывающими молекулярный вес частиц (например, методом светорассеяния), однозначно показало отсутствие в таких растворах мицелл, т. е. частиц, состоящих из агрегатов молекул. Во-вторых, растворение высокомолекулярного вещества, как и растворение низкомолекулярных соединений, идет самопроизвольно, часто с выделением тепла. Например, достаточно желатин внести в воду, а каучук в бензол, чтобы через некоторое время без какого-либо вмешательства извне образовался раствор полимера в растворителе. При диспергировании же вещества до коллоидного состояния, как известно, требуется затрата энергии на преодоление межмолекулярных сил. В-третьих, растворы полимеров термодинамически устойчивы и при соответствующих предосторожностях могут храниться сколь угодно долго. Коллоидные растворы, наоборот, термодинамически неустойчивы и способны стареть. Это объясняется тем, что при растворении полимеров всегда образуется гомогенная система и свободная энергия уменьшается, как, и при получении растворов низкомолекулярных веществ, либо за счет выделения тепла в результате взаимодействия полимера с растворителем, либо за счет увеличения энтропии. При получении же гетерогенной коллоидной системы ее свободная энергия всегда возрастает в результате увеличения поверхности дисперсной фазы. В-четвертых, растворение высокомолекулярных соединений не требует присутствия в системе специального стабилизатора. Лиофобные же золи не могут быть получены без специального стабилизатора, придающего системе агрегативную устойчивость. Наконец, растворы полимеров находятся в термодинамическом равновесии и являются обратимыми системами к ним приложимо известное правило фаз Гиббса. [c.434]

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ (коллоиды, коллоидные растворы) — гетерогенные дисперсные системы с предельно высокой дисперсностью. К- с. занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами (суспензиями, эмульсиями). Размеры коллоидных частиц от 10 до 10 см. Образование К. с. связано с двумя процессами коагуляцией и пеп-тизацией (см. Коагуляция. Пептизация). [c.131]

Для того чтобы произошел переход из одного состояния в другое, необходимо лишь изменить концентрацию раствора, температуру, pH или ввести в систему электролит. Изменяя условия существования системы, можно получать либо истинные (гомогенные) растворы с молекулярной степенью дисперсности, либо гетерогенные системы, частицы которых представляют собой агрегаты, состоящие из множества молекул. Такие частицы, подобно электронейтральным частицам в лиофобных коллоидных системах, называют мицеллами. Однако в отличие от мицелл коллоидных систем они термодинамически стабильны и не изменяются до тех пор, пока под действием внешних факторов не сместится равновесие, в котором находилась система. Устойчивость мицелл характеризуется скоростью диссоциации, т. е. средним временем пребывания молекулы в мицелле. [c.399]

Коллоидные системы представляют собой частный вид дисперсных систем. К коллоидным относятся системы со сравнительно высокой степенью дисперсности размер частиц составляет от 10 до 2000 А. Таким образом, коллоидные системы по степени дисперсности частиц должны быть помещены между грубодисперсными системами и молекулярно-дисперсными, т. е. истинными растворами (в последних растворенное вещество находится в растворителе в виде отдельных молекул или ионов). В коллоидных системах частицы не могут быть обнаружены с помощью обычного микроскопа. Таким образом, коллоидные системы являются системами гетерогенными (точнее — микрогетерогенными), так как частицы дисперсной фазы составляют самостоятельную фазу, обладающую некоторой поверхностью, отделяющей ее от дисперсионной среды. Вследствие малого размера частиц общая поверхность их в коллоидных системах очень велика и составляет десятки, сотни и тысячи квадратных метров на грамм дисперсной фазы. Очень сильное развитие этой поверхности раздела и обусловливает особенности в свойствах, присущие коллоидным системам. [c.504]

Гетерогенные дисперсные растворы. Коллоидные системы [c.116]

Выше отмечалось, что коллоидные системы или коллоидные растворы (золи)—это гетерогенные дисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы не видны в микроскоп, хотя и значительно превышают размеры обычных молекул и ионов истинных растворов. [c.19]

Высокополимерные и высокомолекулярные соединения (ВМС) и их растворы занимают особое место в коллоидно-химической классификации. Растворы ВМС, являясь, по существу, истинными молекулярными растворами, обладают в то же время признаками коллоидного состояния. При самопроизвольном растворении ВМС диспергируются до отдельных макромолекул, образуя гомогенные, однофазные, устойчивые и обратимые системы (например, растворы белка в воде, каучука в бензоле), принципиально не отличающиеся от обычных молекулярных растворов. Однако размеры этих макромолекул являются гигантскими по сравнению с размерами обычных молекул и соизмеримы с размерами коллоидных частиц. Приведенные на стр. 13 данные показывают, что размеры макромолекул (гликоген) могут быть не меньшими, а иногда большими, чем размеры обычных коллоидных частиц (золь Аи) и тонких пор. Поскольку дисперсность, как мы уже видели, существенно влияет на свойства системы, очевидно, что растворы ВМС должны обладать рядом признаков, общих с высокодисперсными гетерогенными системами. Действительно, по целому ряду свойств (диффузия, задержка на ультрафильтрах, структурообразование, оптические и электрические свойства) растворы ВМС стоят ближе к коллоидным системам, нежели к молекулярным растворам. Поскольку растворы ВМС диалектически сочетают свойства молекулярных растворов и коллоидных систем, целесообразно называть их, по предложению Жукова, молекулярными коллоидами, в отличие от другого класса, — типичных высокодисперсных систем — суспензоидов [1]. [c.14]

Наконец, весьма важными системами Т/Т являются гетерогенные сплавы, к которым принадлежит большинство технических металлов. В зависимости от условий получения сплав может иметь строение, соответствующее молекулярному раствору, коллоидной системе и грубой дисперсной системе. Например, в стали мы встречаемся со всеми переходами от истинного раствора (аустенит) через коллоидные растворы (мартенсит) вплоть до микрогетерогенных систем (перлит). В чугуне дисперсной фазой являются частицы углерода, размеры которых близки к коллоидным. [c.397]

Дисперсность — важнейший признак объектов коллоидной химии. Она придает новые свойства не только отдельным элементам дисперсной системы, но п всей дисперсной системе. С ростом дисперсности увеличивается роль поверхностных явлений в системе, т. е. более сильно проявляется специфика гетерогенных дисперсных (коллоидных) систем. Одиако ссли гетерогенность является универсальным признаком, так как любая многофазная система в принципе может быть объектом коллоидной хпмии (иаиример, ее межфазная поверхность), то одиа только дисперсность без гетерогенности не может определить принадлежность конкретного объекта к коллоидной химии. Например, истинные растворы представляют дисперсию растворенного вещества в растворителе, но коллоидной системой не являются. Н. П. Песков в том же учебнике пишет ...в понятии дисперсности не заключается ничего, что указывало бы на гомогенность или гетерогенность данной системы... и еще ...одна степень дисперсности не может считаться исчерпывающей характеристикой коллоидного состояния, одним из самых важных признаков коллоидности является многофазность системы, то есть существование в ней физических плоскостей раздела... . Эту плоскость раздела Н. П. Песков называл коллоидной поверхностью . [c.11]

Растворы — гомогенные системы переменного состава, находящиеся в состоянии химического равновесия. Растворы представляют собой дисперсные системы, в которых частицы одного вещества равномерно распределены в другом. Дисперсные системы по характеру агрегатного состояния могут быть газообразными, жидкими и твердыми, а по степени дисперсности — взвесями, коллоидными и истинными растворами. Частицы взвесей обычно имеют размер порядка 1 мкм и более. Такие частицы сохраняют все свойства фазы. Поэтому взвеси следует рассматривать как гетерогенные системы. Характерным признаком взвесей служит их нестабильность во времени. Они расслаиваются, причем диспергированная фаза (т.е. вещество, распределенное в среде) выпадает в виде осадка или всплывает в зависимости от соотношения плотностей. Примерами взвесей могут служить туман (жидкость распределена в газе), дым (твердое - - газ), суспензии (твердое + жидкость), эмульсии (жидкость - - жидкость), пены (газ + жидкость). [c.146]

В отличие от истинных растворов коллоидные системы являются гетерогенными. Размеры коллоидных частиц по сравнению с размерами молекул диспергирующей среды настолько велики, что между жидкой и твердой фазами образуется поверхность раздела, и чем выше дисперсность материала, тем выше эта поверхность. [c.244]

Лиофобные коллоиды являются гетерогенными высокодисперсными коллоидными системами. К ним принадлежат большей частью системы из неорганических веществ в водной дисперсионной среде, которые и представляют наибольший интерес для нашего курса. Типично лиофобные коллоиды при выделении дисперсной фазы образуют осадки, порошкообразные по структуре и не содержащие значительных количеств дисперсионной среды. Впрочем, наряду с типично лиофобными коллоидами существуют и такие лиофобные в общем коллоиды, которые обладают уже некоторой, и иногда довольно значительной, лиофильностью. К ним принадлежат, например, гидрозоли кремнезема (точнее — кремневых кислот), гидроокиси алюминия и др. В таких коллоидах частицы дисперсной фазы связывают большие количества воды и могут в известных условиях удерживать значительную часть ее ири выделении из раствора, образуя при этом студнеобразные продукты. В определенных условиях такие золи способны даже застудневать (желатинироваться), не выделяя воды, т. е. полностью удерживая (и связывая) ее. [c.507]

Исходя из исследования поверхностей активности асфальтенов [267, 268] в интервале 20—150°С была найдена критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) в групповых компонентах соответствующих нефтяных остатков. Показано, что истинные растворы получаются при массовом содержании асфальтенов 0,005—0,6 %. Более концентрированные растворы образуют гетерогенные дисперсные системы. При дальнейшем концентрировании образуются первичные надмолекулярные образования и затем асфальтены выделяются в отдельную фазу. Частицы асфальтенов в коллоидных системах имеют размеры 2—30 нм и образуют коацерваты размером до 2 мк. Размеры асфальтеновых частиц [c.280]

Одно из девяти сочетаний Г/Г в обычных условиях не может образовать коллоидной системы, так как газы при любых соотношениях дают истинные растворы. Однако и газы могут проявлять некоторые свойства коллоидных систем благодаря непрерывным флуктуациям плотности и концентрации, вызывающим неоднородности в системе. Ближе к коллоидным системам жидкие растворы, в которых молекулы растворителя и растворенного вещества значительно отличаются по размерам и природе. К таким растворам относятся растворы сильно ассоциирующих веществ и растворы полимеров, которые при определенных условиях могут образовывать ассоциативные и молекулярные гетерогенные дисперсные системы. Размеры молекул (ассоциатов) растворенного вещества иногда превышают размеры обычных коллоидных частиц. Эти системы обладают многими свойствами, характерными для типичных гетерогенно-дисперсных систем. Они как бы связывают в единое целое все дисперсные системы и указывают на непрерывность перехода от истинных растворов к истинным гетерогенным дисперсным системам. [c.14]

Размеры коллоидных частиц колеблются в пределах 1-100 нм. Дальнейшее измельчение дисперсной фазы приводит к переходу высокодисперсной коллоидной системы в молекулярно-дисперсную, приближающуюся по свойствам к истинным растворам. Наличие частиц с размерами более 0,1 мкм (Ю см) характерно для микро-гетерогенных и грубодисперсных систем, уже не считающихся коллоидными, но совпадающих по некоторым свойствам с коллоидными дисперсиями. [c.22]

В золях, или коллоидных растворах, дисперсной фазой является твердое тело. Следует отметить, что термин коллоидный раствор не совсем правильный, так как истинные растворы — это гомогенные системы с молекулярной степенью раздробленности вещества, а коллоидные растворы — гетерогенные системы, обладающие межфазной поверхностью. По размерам частиц и по ряду свойств золи занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами — суспензиями. Золи — типичные коллоидные системы, которые наиболее ярко проявляют свойства, присущие веществу в коллоидном состоянии. [c.418]

Коллоидные частицы и мицеллы. Коллоидное состояние вещества получило свое название от греческого слова колла (клей). Коллоиды относятся к числу гетерогенных дисперсных систем, характеризующихся высокой степенью раздробленности одного компонента в другом. Линейные размеры частиц дисперсной фазы коллоидных систем лежат в пределах от 1 до 100 нм. Такая дисперсность называется коллоидной. Как дисперсионная среда, так и дисперсная фаза коллоидных систем могут находиться в различных агрегатных состояниях. Коллоидные системы, дисперсионная среда которых жидкость, называются коллоидными растворами или золями. [c.171]

Следовательно, зависимость доли особенных молекул, удельной поверхности 5о и поверхностной энергии (1 ) от дисперсности выражается кривой с максимумом. Неограниченное диспергирование гетерогенной дисперсной системы переводит ее в гомогенный молекулярный раствор. Этот переход сочетает единство непрерывности и скачка, как и обратный процесс,— возникновения новой фазы в гомогенной среде, т. е. происходит переход количественных изменений в качественные, характеризуемый, как известно, мерой. Мера определяется той закономерностью, которую объективно отражает наше сознание при исследовании того или иного конкретного коллоидно-химического свойства. [c.9]

Поскольку дисперсность существенно влияет на свойства системы, очевидно, что растворы ВМС должны обладать рядом признаков, общих с высокодисперсными гетерогенными системами. Действительно, по многим свойствам (диффузия, задержка на ультрафильтрах, структурообразование, оптические и электрические свойства) растворы ВМС стоят ближе к коллоидным системам, нежели к молекулярным растворам. Поскольку растворы ВМС диалектически сочетают свойства молекулярных растворов и коллоидных систем, целесообразно называть их, по предложению Жукова [1], молекулярными коллоидами, в отличие от Другого класса,— типичных высокодисперсных систем — су с п е н-ЗОИ до в [1]. [c.16]

Примером гетерогенной дисперсной системы является природный туман, представляющий собой мельчайшие капельки воды (дисперсная фаза), взвешенные в воздухе (дисперсионная среда). Дым, пыль, взвесь глины в воде, раствор мыла, молоко, любой коллоидный раствор также относятся к дисперсным системам. [c.329]

Из ЭТОЙ таблицы видно, что коллоидно-дисперсные системы в отличие от истинных растворов являются аг-регативно неустойчивыми. Размеры их дисперсных частиц могут изменяться как самопроизвольно, так и под влиянием внешних факторов. Одной из причин неустойчивости коллоидных растворов является их гетерогенность. Коллоидные системы обладают громадной суммарной по-вехностью и, следовательно, большой свободной энергией. В силу второго начала термодинамики они стремятся к равновесному состоянию, характеризующемуся разделением системы на две фазы, имеющие минимальные меж-фазные поверхности и минимальную свободную поверх- [c.146]

Еще сравнительно недавно к коллоидным растворам относили и растворы высокомолекулярных веществ (полимеров), например, растворы крахмала, белков и т. д. Однако исследования показали, что растворы полимеров представляют собой истинные растворы, хотя и обладают многими свойствами, сходными со свойствами коллоидных растворов. Молекулы полимеров, как и мицеллы, не проходят через полупроницаемые мембраны типа пергамента и целлофана. Такое сходство объясняется тем, что размеры молекул растворенных полимеров имеют тот же порядок величин, что и размеры коллоидных частиц они значительно превосходят размеры обычных молекул. Этим же объясняется явление рассеивания света (опалесценция) как коллоидными растворами, так и растворами высокомолекулярных веществ. И все же еще раз подчеркнем, что растворы полимеров — это истинные растворы, в которых отсутствует основной признак коллоидной системы — гетерогенность, т. е. наличие поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. [c.223]

По удельной поверхности коллоидные системы занимают особое положение среди дисперсных систем. В самом деле, удельная поверхность в молекулярных системах, например в истинных растворах, отсутствует, так как молекулы не обладают поверхностью в обычном смысле слова. Вместе с тем удельная поверхность грубодисперсных систем очень невелика. И лишь гетерогенные высокодисперсные коллоидные системы имеют сильно развитую удельную поверхность. Это наглядно показано на диаграмме (рис. 1,2), изображающей изменение удельной поверхности с размером час-тдц от грубодисперсных систем, до систем молекулярной степени [c.17]

Таким образом, ультрамггкрогетерогепные с1 стемы, обладая свойством многофазности и являясь объектами коллоидной химии, в зависимости от условий и дисперсности могут проявлять эту многофазность в той или иной степени. В той илп иной степенн они проявляют и свойства истинных растворов, следуя молекулярнокинетическим законам. Золи представляют собой переходные системы между истинными гетерогенно-дисперсными системами и истинными растворами. В этом состоит глубокий философский смысл перехода количества в качество. [c.210]

К системам, в которых наблюдаются обратимые переходы подобного рода, относятся водные растворы многих поверхностноактивных веществ, например, мыл и мылоподобных веществ, а также растворы таннидов (дубильных веществ) и некоторых красителей. Эти растворы, если в них содержатся частицы, состоящие из большого числа молекул, с полным правом можно отнести к лиофильным коллоидным системам, так как они обладают признаками коллоидных систем — гетерогенностью и высокой дисперсностью, но в отличие от лиофобных коллоидных систем термодинамически равновесны,и агрегативно устойчивы. [c.399]

Следует подчеркнуть, что истинный раствор высокополимера принципиально отличается от коллоидной системы, характеризуемой гетерогенностью. Агрегативная устойчивость коллоидной системы (золя) обеспечивается высокой дисперсностью и присутствием стабилизаторов, создающих вокруг мицелл сольватные оболочки. Коллоидная система меньшей степеии дисперсности может существовать в виде суспензии, эмульсии и пепы. Высокомолекулярные соединения также образуют в соответствующих условиях подобные коллоидные системы, требующие стабилизаторов для сохранения первоначальной степени дисперсности. Истинные же растворы высокополимеров, о которых идет речь в настоящем разделе, получающиеся при самопроизвольном растворении в том или ином растворителе (и которые не следует называть золями), отличаются от прочих истинных растворов лишь полидисперспостью, большими периодами релаксации, реакцией на добавки посторонних веществ и т. д. [c.34]

По размерам частиц дисперсной фазы гетерогенные дисперсные системы подразделяются на грубодисперсные, с размерами частиц больше I мкм, и тонкодисперсные, называемые также коллоидными, с размерами частнц меньше 1 мкм коллоидные системы называют также золями или коллоидными растворами. Гра ица между грубодисперсными и тонкодисперснымн системами услов а, особенно если учесть полидисперсность реальных систем. [c.155]

Физико-химические свойства гетерогенных дисперсных систем и растворов высокомолекулярных соединений являются предметом изучения науки - коллоидной химии. Особое внимание коллоидная химия уделяет роли поверхностаых явленрй на грашце раздела фаз, т.в. дисперсные системы обладают сильно развитоГг поверхностью раздела, что обусловливает особенности в.свойствах, присущих Этим системам. [c.8]

Из этой таблицы следует, что коллоидно-дисперсные системы в отличие от истинных растворов сами по себе агрегативно неустойчивы. Размеры их дисперсных частиц могут изменяться как самопроизвольно, так и под влиянием внешних факторов. Одной из причин неустойчивости коллоидных растворов является их гетерогенность. Обладая громадной суммарной поверхностью, следовательно, большой свободной энергией, коллоидные системы согласно второму началу термодинамики стремятся к равновесному состояипю, характеризующемуся разделением системы ка две фазы, имеющие минимальные межфазовые ПОВерХНОСТИ И МИНИМЭЛЬ-ную свободную поверхностную энергию. [c.277]

Важное значение имеет образование двойного электрического слоя на границе раздела фаз в гетерогенных дисперсных системах. Возникновение двойного электрического слоя возможно двумя путями. Первый путь связан с адсорбцией на поверхности частиц твердой фазы ионов из раствора. При этом на поверхности твердой фазы адсорбируются те ионы, которые могут образовать с ионами противоположного знака (входящими в ее состав) трудно растворимые соединения либо такие ионы, которые входят в решетку, могут замещать в кристалле соответствующий ион, давая изоморфное с кристаллом соединение. Рассмотрим два примера. Гидрозоль иодистого серебра получают по реакции между AgNOs и KI. Если взять избыток AgNOs, на поверхности коллоидных частиц Agi адсорбируются ионы Ag+ и частица становится заряженной положительно. При наличии в растворе избытка KI коллоидная частица Agi приобретает отрицательный заряд вследствие адсорбции ионов I-. Таким образом, создается внутренняя обкладка двойного электрического слоя, определяющая знак заряда коллоидной частицы. Ионы К+ остаются в растворе и образуют наружную обкладку двойного слоя. [c.322]

Молекулярный вес высокомолекулярных соединений очень велик, а размеры их макромолекул огромны. Это приближает их растворы по ряду свойств к коллоидным системам. Однако в растворах линейных полимеров отсутствует важный признак коллоидной системы — гетерогенность, т. е. поверхность раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Это связано с тем, что молекулы высокомолекулярных веществ большей частью цепные, нитевидные, т. е. очень сильно анизодиа-метричны. Отношение длины к поперечному сечению у таких молекул 10 —Ю . И хотя их длина достигает (и даже превосходит) размеры коллоидных частиц, поперечное сечение их остается в пределах молекулярных размеров (10 см). Поэтому, несмотря на огромные размеры, такая молекула поверхности раздела со средой не имеет. [c.201]

Дисперсное состояние вещества и поверхностные явления в дисперсных системах изучаются в разделе физической химии, выделившимся в самостоятельную область науки — коллоидную химию. Название коллоидная химия произошло от слова коИа "(греч.) — клей. Первыми объектами изучения колло- идной химии были растворы высокомолекулярных соединений — желатины, крахмала и др. Впоследствии название коллоидная химия было распрострач нено на гетерогенные дисперсные системы. Однако свойства растворов высокомолекулярных соединений, как систем переходных между гетерогенными дисперсными системами и истинными молекулярны- ми растворами, также изучаются в коллоидной хи-( мин. [c.153]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология