Виды и свойства коллоидных систем

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]

Методы исследования золей (определение размера, формы и заряда коллоидных частиц) основаны на изучении их особых свойств, в частности оптических, обусловленных гетерогенностью и дисперсностью. Из явлений, возникающих при действии света на золь, наиболее характерно рассеяние света. Это явление проявляется в виде опалесценции при боковом расстворе-нии золя, через который проходит световой луч, внутри коллоидной системы наблюдается светящийся конус (явление Тиндаля). [c.423]

В зависимости от размеров мелких частиц какого-либо вещества, распределенного в другом веществе (среде), двухкомпонентные системы подразделяют на истинные растворы, коллоидные растворы и механические смеси. Свойства этих систем, в первую очередь их стабильность, зависят от размеров распределенных частиц. Если распределенное вещество находится в виде отдельных молекул, системы получаются вполне устойчивые, не разделяющиеся при сколь угодно долгом стоянии. Такие системы называются истинными растворами у них растворенные частицы проходят через все фильтры, не оседают, не обнаруживаются в ультрамикроскопе. Если размеры частиц очень велики по сравнению с молекулами, дисперсные системы непрочны и распределенное вещество самопроизвольно оседает или поднимается вверх. Это — механические смеси (мути, суспензии, взвеси), они не проходят через тонкие фильтры, видимы в обычный микроскоп. Коллоидные растворы занимают промежуточную область размеры распределенных частиц средние между размерами частиц истинных растворов и механических смесей. Коллоидные растворы проходят через самые тонкие фильтры, но задерживаются в ультрафильтрах в таких растворах частицы заметно не оседают, невидимы в обычный микроскоп, но обнаруживаются при помощи ультрамикроскопа. [c.33]

Пена — это коллоидная система, частицами которой являются пузырьки газа, а средой — жидкость. Разбавленные тонкодисперсные пены, так называемые газовые эмульсии , свойства которых аналогичны лиофобным золям, кинетически неустойчивы и поэтому имеют ограниченное значение. Из-за большого различия в плотности газа и жидкости пузырьки воздуха в разбавленных пенах седиментируют с большой скоростью (всегда кверху, к поверхности жидкости) и система расслаивается на жидкость и слой концентрированной пены над нею. Поэтому, когда говорят о пенах, имеют в виду концентрированные пены. [c.134]

Образование коллоидных растворов может происходить при осаждении и растворении осадков и в ходе некоторых других химико-аналитических процессов. В коллоидных системах растворенное вещество находится в виде частиц размером см, что намного превышает размеры обычных ионов и молекул в истинном растворе, но значительно меньше, чем размеры частиц, выпадающих в осадок. В связи с такими размерами частиц вещество в коллоидном состоянии имеет развитую поверхность, способную адсорбировать большое число ионов, и адсорбированные ионы в значительной степени определяют свойства коллоидных растворов и их особенности. С химико-аналитической точки зрения важно отметить, что частицы коллоидного раствора проходят через обычные фильтры, применяемые в аналитической химии, и не выпадают в осадок даже при длительном хранении. В проходящем свете коллоидные растворы прозрачны и лишь при боковом освещении можно заметить, что они мутные. Это явление называют эффектом Тиндаля. Обнаружение эффекта Тиндаля является обычным экспериментальным доказательством существования коллоидного раствора. [c.98]

Если между компонентами сродство отсутствует, то сколько бы они не находились в соприкосновении, самопроизвольного диспергирования не происходит. (Кусочек золота не начнет растворяться в воде.) Для раздробления компонента применяют различные виды энергии, например механическую энергию, которая превращается в свободную энергию системы (АО > 0). При этом раздробить вещество можно до коллоидной степени дисперсности, т. е. до частиц, имеющих поверхность раздела с дисперсионной средой. Такая система, обладающая большой свободной поверхностной энергией, стремится ее снизить, что возможно только путем укрупнения частиц, т. е. уменьшения степени дисперсности. Следовательно, в коллоидной системе всегда идут процессы агрегирования, она является агрегативно неустойчивой, в результате чего распадается на две фазы. Поэтому коллоидную систему рассматривают как двухфазную. Свойства коллоидной системы, как правило, зависят от пути ее приготовления . [c.266]

Все растворы относятся к дисперсным (раздробленным) системам. Раствор может оставаться гомогенной системой, если частицы растворенного вещества не существуют в виде достаточно крупных ассоциатов, отделенных от растворителя поверхностью раздела, т. е. не образуют отдельной фазы. Считается, что раствор остается истинным, если размер частиц растворенного вещества не превышает 1 нм. При увеличении размеров частиц в пределах от 1 до 100 нм раствор приобретает специфические свойства, и если поверхность такой частицы, включающей большое число молекул вещества, не имеет электрического заряда, то раствор разрушается и вещество выпадает в осадок. При наличии на поверхности частицы плотного электрического заря (а за счет адсорбции ею из раствора ионов одного знака или сильно полярных молекул разрушения раствора не происходит. Такие частицы называются мицеллами, а сами растворы — коллоидными. Изучением строения и свойств коллоидных растворов занимается коллоидная химия. [c.193]

Эмульсии [1—5]. Эмульсии — системы из двух жидких фаз, одна из которых дисперсная, или прерывная, а другая фаза не- прерывная, называемая дисперсионной средой. Эмульсии распадаются на два класса. Первый класс — весьма разреженные эмульсии в виде мельчайших капелек одной жидкости, например масла, взвешенных в другой, например в воде. В стабилизации этих эмульсий главную роль играют электрические заряды на поверхности эмульгированной жидкости состояние и свойства поверхностных пленок оказывают меньшее влияние. Эмульсии этого класса приближаются к лиофобным коллоидным системам. Эмульсии второго класса более распространены. В них устойчивость определяется главным образом природой межфазной поверхностной пленки, отделяющей дисперсную фазу от дисперсионной среды. Эту пленку обычно образует третье вещество, отличающееся от обеих объемных фаз и легко растворимое в одной из них. Одна из главных функций этой пленки — понижение межфазного натяжения за счет увеличения адгезии между обеими фазами и, следовательно, уменьшение работы образования поверхности раздела при диспергировании. [c.78]

Одним из разделов физической химии, который превратился в самостоятельную науку, является коллоидная химия. Коллоидная химия изучает физико-химические свойства систем, в которых одно вещество в виде отдельных частиц (10 —10 см) распределено в другом веществе. Частицы в таких системах имеют большую суммарную поверхность, что и определяет особые свойства коллоидных систем. В одном из разделов коллоидной химии рассматривается физико-химия высокомолекулярных соединений (полимеров) и их растворов. Природные-полимеры — белки, целлюлоза, крахмал, и синтетические — полиэтилен, поливинилхлорид и другие имеют молекулы, которые по размерам приближаются к коллоидным частицам. [c.10]

Легко видеть, что в то время как необратимые, или лиофобные, коллоидные растворы являются типичными коллоидными системами, обратимые, или лиофильные, системы представляют собою не что иное, как растворы высокомолекулярных соединений. В самом деле, самопроизвольно растворяться в дисперсионной среде и давать растворы с коллоидными свойствами способны только вещества, распадающиеся в растворах на отдельные и притом очень большие молекулы. Такими веществами как раз и являются высокомолекулярные соединения. Самопроизвольное образование типичных коллоидных систем с межфазной поверхностью раздела, как правило, невозможно, так как это противоречит термодинамике. [c.26]

Характерные оптические свойства типичных коллоидных растворов обусловливаются микрогетерогенностью, лежащей в основе их отличия от гомогенных истинных растворов. Рассмотрим общие закономерности прохождения света через коллоидные системы. Если пучок света падает на поверхность какой-либо частицы, линейные размеры которой больще длины волны падающего на нее света, происходит отражение его по законам геометрической оптики. При этом часть света может проникать внутрь частицы, испытывать преломление, внутреннее отражение и поглощаться. В случае частиц, имеющих размеры менее половины длины волны падающего на них света, отражения света от плоскостей частицы в определенных направлениях не происходит, свет рассеивается по всем направлениям, огибая частицы, встречающиеся на его пути (явление дифракции). Явление рассеяния света при прохождении яркого пучка через газообразную или жидкую среду, в которой взвешены мельчайшие частицы, впервые наблюдал Д. Тиндаль в виде светящегося конуса (рис. 102). Это явление получило название явления Тиндаля. Далее было установлено, что при пропускании пучка света через чистую воду и другие чистые жидкости, а также через истинные растворы с низкомолекулярным растворенным веществом эффект Тиндаля не наблюдается. Такие среды получили название оптически пустых. Таким образом, эффект Тиндаля явился важным средством для обнаружения коллоидного состояния, т. е. микрогетерогенности системы. [c.316]

Пыль по своим свойствам относится к коллоидным системам. Согласно учению о коллоидах, такая система, где одно из веществ является раздробленным и распределенным в виде более или менее мелких частиц внутри другого, имеющего непрерывное строение, называется дисперсной. Раздробленное вещество -называется дисперсной фазой системы, а имеющее непрерывное строение— дисперсионной средой. Следовательно, если перенести эти понятия на пыль, пылинки являются дисперсной фазой системы, а воздух, в котором они находятся, дисперсионной средой. [c.170]

Есть и еще одно обстоятельство, указывающее на своеобразную связь науки о полимерах и коллоидной химии. При выделении новой фазы из высокополимерных систем (например, при аморфном расслоении) эта новая фаза часто образуется в виде частиц коллоидного размера, имеющих строгую поверхность раздела. Соответственно этому общая поверхность раздела двух фаз может оказаться очень большой, что приведет к появлению новых— чисто коллоидных свойств такой системы. Не следует, однако, смешивать такие двухфазные системы с системами однофазными, ио имеющими в своей структуре [c.23]

Характерным свойством коллоидных ПАВ является их способность адсорбироваться на поверхностях раздела двух фаз жидкость — газ, жидкость — жидкость или жидкость — твердое тело. Природа поверхности в результате адсорбции радикально изменяется, и наиболее общим следствием этого процесса является понижение межфазного натяжения. В случае системы жидкость — газ или жидкость — жидкость межфазное натяжение можно измерить и на основании полученных данных вычислить величину адсорбции (или, точнее, поверхностный избыток) с помощью хорошо известного уравнения адсорбции Гиббса, выражающего термодинамическую зависимость между этими двумя величинами. Следует, однако, заметить, что это фундаментальное уравнение имеет различный вид в зависимости от природы ПАВ, а именно в зависимости от того, являются ли они электролитами или нет. Вывод различных вариантов уравнения Гиббса и их применимость будут рассмотрены во втором разделе этой главы. [c.200]

Газообразные, жидкие и твердые частицы, распределенные в твердой дисперсионной среде, специального названия не имеют. К ним относятся рубиновое стекло, опал, ультрамарин и т. д. Коллоидные системы — дымы и туманы — ввиду общности многих свойств называются аэрозолями, а коллоидные системы — эмульсии и суспензии — золями. Золи при определенных условиях могут или выделять дисперсную фазу в виде осадка, или целиком застывать в эластичный студень, называемый гелем. [c.280]

Золе- и гелеобразное желатинированное топливо отличается по физико-химическим свойствам от обычного жидкого, и поэтому возникает вопрос, на каких типах двигателей возможно использование этого топлива, можно ли использовать обычные существующие схемы или требуется специальная конструктивная разработка новых форм и схем двигателей. Коллоидные системы топлива только начинают внедряться в практику, и ряд специальных вопросов еще не разрешен и не исследован даже в общем виде. [c.217]

Здесь имелось в виду не обсуждение вопроса о коллоидной дисперсии угля в пиридине, а только констатация того, что указанные выше наблюдения не дают хороших доказательств для такой точки зрения. Однако многие факты подтверждают, что дело обстоит именно так. Сама химическая природа этого растворителя является доказательством того, что имеется тенденция к коллоидной дисперсии. Физическое поведение, как, например, явное набухание угля, гелеобразный вид остатка и вязкость растворов экстракта, которая сохраняется даже после сильного разбавления—все это указывает, что имеется коллоидная система. Изучение коллоидных свойств растворов экстрактов не имеет большого значения, поскольку частицы осаждаются при концентрации экстракта в растворителе, при экстрагировании в аппарате Сокслета или по охлаждении экстракта при экстрагировании под давлением. [c.245]

Этот метод для коллоидных систем очень наглядно дает полную картину свойств системы при всех количественных соотношениях веществ. Этим способом можно, например, изучить явление эмульгирования, пептизации и пр. Надо иметь при этом в виду, что в то время как в кристаллоидных системах этим способом изучают системы, уже находящиеся в равновесии, в коллоидных системах, где имеется явление старения, полученные диаграммы характеризуют, таким образом, определенный момент жизни системы. [c.279]

Другим важным свойством коллоидной системы является вязкость. Вязкость синтетических латексов зависит от их концентрации, температуры, наличия электролита и др. С увеличением концентрации латекса вязкость его возрастает, причем для каждого вида латекса имеется своя критическая концентрация пастообразования. Современные знания в области синтетических латексов еще не позволяют найти общую теоретическую формулу для зависимости изменения вязкости латексов с изменением их концентрации. Это связано с тем, что латекс является весьма сложной системой. [c.263]

Почва и грунт представляют собой капиллярнопористые, часто коллоидные системы, поры которых заполнены воздухом и влагой, прнчем вода с частицами почвы и грунта может быть связана физико-механически (в порах или в виде поверхностных пленок на стенках пор), физико-химически (в коллоидных образованиях и в адсорбированных пленках) и химически (в виде гидратированных химических соединений). Их можно рассматривать как твердые микропористые электролиты с очень большой микро- и макронеоднородностью строения и свойств и почти полным отсутствием механического перемешивания и конвекции их твердой основы. [c.384]

Виды коллоиднодисперсных систем. Различают несколько видов коллоидных систем. Так, коллоидные системы с жидкой дисперсионной средой подразделяются на золи — жидкоподвижные системы (лат. зо1и11о — раствор) и студнеобразные системы, обладающие некоторыми свойствами твердых тел,—гели (лат. ёе1а-1из — замерзший). В зависимости от природы дисперсионной среды различают гидрозоли и гидрогели, алкозоли и алкогели (дисперсионная среда — спирт), глицерозолн, бензозоли и т. д. [c.268]

Для рассолов Na l в качестве ингибиторов применяют силикаты и молибдаты [27]. Силикаты, представляющие собой соединения переменного состава nNajO mSiOa, образуют в водных растворах сложные коллоидные системы. Поэтому их защитные свойства сильно зависят от pH среды, температуры и содержания в растворе солей, способствующих осаждению коллоидных частиц. В рассолах, имеющих высокое содержание солей, силикаты малоэффективны, поскольку осаждаются в виде хлопьевидного осадка [20]. [c.332]

Свойства высококонцентрированных эмульсий. Для таких систем вопросы, связанные с движением частиц (диффузия, седиментация), отпадают, и эмульсии по своим свойствам сходны со структурированными коллоидными системами — гелями. Когда концентрация капель приближается к 100%, дисперсионная среда принимает вид очень тонких прослоек жидкости — эмульсионных пленок. Такие эмульсии по своей структуре аналогичны пенам (см. главу 17), их свойства определяются, в первую очередь, свойствами эмульсионных пленок, стабилизированных экгульгаторами. [c.248]

Другой точки зрения на природу растворов высокомолекулярных соединеннй придерживался Штаудингер, считавший, что в разбавленных растворах этн вещества находятся в виде отдельных макромолекул Некоторое сходство в свойствах обычнык (мицел-лярных) коллоидных растворов и растворов полимеров, по его мР1е-н лю, объясняется огромными размерами макромолекул, достигающих величины коллоидных частиц Но вещества, образующие мицеллярные коллоидные растворы, при перемене растворителя нередко дают нормальные, истинные растворы Например, мыло с водой образует коллоидные системы, а со спиртом — истинные растворы Растворы высокомолекулярных соединений всегда отли- [c.478]

После краткого ознакомления с объектами коллоидной химии — наиболее часто встречающимися в природе, промышленности и быту коллоидными системами и их классификацией, — в книге последовательно рассматриваются оптические, молекулярное кинетические, поверхностные и электрические свойства таких систем, вопросы адсорбции, тонкие жидкие слои, устойчивость, коагуляция и течение коллоидных систем. В заключение приводится краткая характеристика различных видов коллоидных систем лиофоб-ных золей, порошков, суспензии, эмульсии, пен, полуколлоидов, аэрозолей. [c.6]

Можно считать, что классификация растворов, да1шая Оствальдом и основанная на различии размеров частиц растворенного вещества, в настоящее время является недостаточной. Несомненно, что все системы, содержащие частицы большого размера, независимо от их природы, будут обладать рядом общих свойств, и мы объединим их термином коллоиды лишь в этом смысле. Однако большинство свойств коллоидов, как то адсорбционные процессы, явления пептизации и коагуляции, оптические свойства и т. п., связывается с микрогетерогенностью коллоидных растворов и с определением коллоидных частиц как агрегатов, состоящих из большего или меньшего количества молекул и обладающих поверхностью раздела. К собственно коллоидным системам большинство исследователей относит именно системы, в которых частицы представляют собой подобные агрегаты в отличие от истинных растворов, содержащих вещество в молекулярной стенени дисперсности. При этом размеры молекул истинно-растворенного вещества, обладающего большим молекулярным весом (например, истинно-растворенные красители), могут иметь большие размеры, чем частицы тонко диспергированных коллоидов, как, например, золото или окись железа (15—20 А). Наконец в случае высокомолекулярных веществ мы имеем молекулы с молекулярным весом в несколько десятков и даже сотен тысяч, которые, по терминологии Оствальда, должны быть отнесены к коллоидным частицам. В то же время эти высокомолекулярные вещества могут присутствовать в растворе в виде отдельных молекул. Возникает вопрос, должны ли мы рассматривать растворы соединений с большим молекулярным весом как растворы коллоидные или же мы можем точнее передать их свойства, описывая их как истинные растворы Этот вопрос является одним из основных, хотя некоторые исследователи, как, например, Кройт [11, рассматривая коллоидные процессы, сознательно воздерживаются от обсуждения этого вопроса. [c.242]

Сущесгвование зарядов у частиц сильно влияет на многие свойства коллоидных систем и, в частности, на их устойчивость (стабильность). Если частицы не обладали бы электрическим зарядом, то они, сталкиваясь друг с другом, соединялись бы, постепенно укрупняясь, и с течением времени выделялись бы в виде хлопьев или осадков из раствора. Наличие же у них заряда, одинакового по знаку, предохраняет их от слипания в более крупные агрегаты и делает коллоидный раствор стабильным (устойчивым). В образовании заряда коллоидных частиц большую роль могут играть различные примеси, содержащиеся в системе или часто нарочно вводимые в коллоидную систему с целью ее стабилизации. Их называют в таких случаях стабилизаторами. [c.351]

В коллоидных системах поверхность раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой достигает огромной величины по сравнению с поверхностью того же количества вещества дисперсной фазы в компактном виде. Вследствие этого все явления, связанные с особенностями свойств поверхностных слоев, приобретают в коллоидных системах очень большое значение. Поверхность раздела быстро растет по мере увеличенля степени дисперсности вещества. Так, например, 1 см золота, приведенный в состояние тонкодисперсного золя, будет обладать суммарной поверхностью частиц в 6000 (табл. 62). Такое развитие поверхности приводит к появлению у системы новых свойств, которые и определяют принадлежность ее к коллоидным системам. Оно же приводит и к особому усилению адсорбционных процессов. [c.367]

Пластичные смазки — распространенный вид смазочных материалов, представляющих собою высококонцентрированные тик-сотропные дисперсии твердых загустителей в жидкой среде. Как правило, смазки — это трехкомпонентные коллоидные системы, содержащие дисперсионную среду — жидкую основу (70—90%), дисперсную фазу — загуститель (10—15%), модификаторы структуры и добавки — присадки, наполнители (1— 15%). В качестве дисперсионной среды смазок используют масла нефтяного и синтетического происхождения, реже их смеси. К синтетическим маслам относятся кремнийорганические жидкости — полисилоксаны, сложные эфиры, полигликоли, фтор- и хлорорганические жидкости. Их применяют преимущественно для приготовления смазок, которые используют в высокоскоростных подшипниках, работающих в широких диапазонах температур и контактных нагрузок. Для более эффективного использования смазок и регулирования их эксплуатационных свойств, например низкотемпературных, смазочной способности, защитных свойств, применяют смеси синтетических и нефтяных масел. [c.278]

Виды коллоидно-дисперсных систем. Различают несколько видов коллоидных систем. Так, коллоидные системы с жидкой дисперсионной средой подразделяются на золи — жидкоподвижные системы (лат. 5о1и11о—раствор) и студнеобразные системы, обладающие некоторыми свойствами твердых тел, — гели (лат. gelatus — замерзший). [c.316]

Различные виды сажи, широко применяемые как наполнители резиновых смесей, в порошкообразном состоянии представляют коллоидные системы, в которых воздух—дисцерсионная среда. В резиновых смесях дисперсной фазой является сажа, а дисперсионной средой — каучук. В красках, затертых на олифе, дисперсная фаза-—тот или иной пигмент, а дисперсионная среда — олифа. Важнейшие свойства пигментов — яркость окраски, маслоемкость, укрывистость, миграция из пленки и другие — в значительной степени зависят от размеров частиц. [c.134]

Изучение устойчивости коллоидных растворов, с одной стороны, и детальные исследования структуры частиц, образующих эти растворы, —с другой, показали, что имеются но крайней-мере два существенно различных вида коллоидных систем. В однпх случаях диспергированное вещество образует частицы нестехнометрического состава из множества молекул. Поверхность таких частиц обладает свойствами большой межфазной иоверхности. В других случаях диспергированное вещество состоит из очень больших молекул, как правило, нитевидной формы. Длина этих молекул во много раз превышает лине11ные размеры обычных молекул, что и обусловливает коллоидный характер их растворов. Коллоидные системы первого типа являются типично гетерогенными системами, они неустойчивы и неравновесны. Растворы макромолекуляр- [c.8]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология