Сольватация (лиофильность)

Изучение свойств растворов высокомолекулярных соединений сыграло огромную роль в развитии коллоидной химии. Первые исследования диффузии, осмоса, оптических свойств коллоидов были проведены с растворами желатины, агара, целлюлозы, т. е. с растворами ВМС. При этом выяснилось, что растворы ВМС более устойчивы по сравнению с золями. В течение длительного времени это объяснялось высоким сродством растворенных веществ к растворителю (дисперсионной среде) и связанной с этим высокой сольватацией. Это нашло отражение в исторически сложившемся названии таких растворов — лиофильные золи или обратимые коллоиды в отличие от лиофобных золей — обычных (необратимых) коллоидных систем. Позднее была найдена истинная причина термодинамической устойчивости лиофильных золей — отсутствие поверхности раздела фаз и поверхностной энергии — их гомогенность. Было показано также, что, хотя свойства растворов высокомолекулярных соединений в значительной степени определяются их сродством к растворителю, доля растворителя, вошедшего в сольватные оболочки, не очень велика. Поэтому правильным следует считать термин растворы ВМС или молекулярные коллоиды , а не лиофильные золи . [c.435]

В настоящее время мицеллярная теория лиофильных золей утратила свое значение. Да и понятие лиофильный золь сохранилось только как историческое. Как показали исследования, главным образом советских ученых В. А. Каргина, С. М. Липатова и их сотрудников, высокомолекулярные вещества диспергируются в растворах до отдельных молекул, и сходство типичных золей и растворов ВМВ основано не на том, что в тех и других существуют мицеллы, а на том, что в обоих случаях содержатся частицы большого размера, в золях — мицеллы, в растворах высокомолекулярных веществ — макромолекулы, близкие по размерам к мицеллам. Оказалось, что сольватация макромолекул, которой уделялось в прошлом большое внимание, сравнительно незначительна, а в некоторых случаях совершенно отсутствует. [c.358]

Растворы высокомолекулярных веществ, если они находятся в термодинамически равновесном состоянии, обладают, как и истинные растворы, абсолютной агрегативной устойчивостью. Поэтому теории устойчивости лиофильных коллоидных систем (растворов высокополимеров), например теория Кройта, в которой агрегативную устойчивость желатины, агар-агара и некоторых других веществ объясняли либо электрическим зарядом, либо сольватацией, или, наконец, действием того и другого фактора одновременно, имеет в данное время только историческое значение. [c.363]

Лиофильные вещества, т. е. вещества с высокой энергией сольватации, в общем случае являются растворимыми и не могут, таким образом, участвовать в коллоидной системе. [c.262]

Лиофильные коллоидные растворы, в частности растворы ВМС, получаются, как было уже сказано, при самопроизвольном распускании или растворении в подходящем растворителе затраты внешней работы их получение не требует. Процесс идет вследствие уменьшения свободной энергии при межмолекулярном взаимодействии (сольватации) и увеличения энтропии (энтропия смешения). [c.22]

Усиление взаимодействия дисперсной фазы со средой (лиофильности) способствует самопроизвольному диспергированию. Здесь можно вновь отметить глубокую общность процессов диспергирования и растворения, поскольку растворение, например кристаллов, определяется соотношением энергии сольватации Ц7а и энергии разрушения решетки с учетом энтропии смешения. Этим же условием характеризуется неограниченное растекание пленок (стр. 89), представляющее собой не что иное, как двумерное растворение. [c.228]

Для лиофильных золей сольватация является основной причиной устойчивости.. [c.203]

Л. и л. отдельных частиц можно характеризовать их способностью удерживаться пов-стью жидкости (см Ф/ю-тация) или силами сцепления частиц при непосредств контактировании в жидкости (см. Структурообразование в дисперсных системах), а порошка или дисперсной пористой стру к ту ры-скоростью и равновесной высотой пропитки жидкостью. При высокой уд. пов-сти порошков и пористых тел Л. и л. могут быть охарактеризованы их способностью адсорбировать пары жидкости, теплотами адсорбции и смачивания или соотношением теплот смачивания двумя жидкостями. Тепловые эффекты особенно велики для твердых тел, способных к сольватации средой и набуханию в ней напр., для крахмала отношение теплот смачивания водой и углеводородом может достигать 20. Степень лиофильности м. б. также охарактеризована величиной исключенного объема жидкости (по изменению р-римости в ней разл. в-в в присут. твердых частиц), по увеличению гидродинамич. радиуса движущихся частиц более детальные сведения о взаимод. пов-сти твердого тела со средой дают спектральные методы. [c.595]

Таким образом, существо вопроса заключается не в том, являются ли лиофильные коллоиды действительно лио-фильными , а в том, что наиболее характерные и своеобразные свойства растворов высокомолекулярных веществ объясняются наличием длинных цепных молекул (см. восьмую главу), а не сольватацией, хотя для многих полярных полимеров и белков сольватация остается главным фактором устойчивости их растворов заметную роль играет гидратация также в устойчивости таких коллоидов, как золи кремнекислоты, гидроокиси алюминия и др. [c.13]

При применении теории ДЛФО и теории гетерокоагуляции к анализу устойчивости различных коллоидных систем и тонких пленок жидкостей были обнаружены в ряде случаев расхождения между теорией и экспериментами. Их можно было предположительно связать с сольватацией поверхности частиц образованием граничных слоев жидкостей с особой структурой, отличной от структуры той же жидкости в объеме. Основанием для такого предположения являлось то, что расхождения между теорией и экспериментом были наиболее значительны в случае лиофильных поверхностей и полярных жидкостей. Их взаимодействие не может быть сведено только к дисперсионным и электростатическим силам. [c.194]

Коллоиды подразделяются на лиофильные и лиофобные или же для случая водных золей на гидрофильные и гидрофобные . Стабильность гидрофобных золей зависит большей частью от заряда на частицах, тогда как для гидрофильных золей это обстоятельство менее важно, поскольку частицы стабилизируются посредством сольватации или гидратации . [c.507]

Нельзя не отметить роль, которую сыграли идеи В. А. Каргина в выяснении вопроса о природе высокой устойчивости гидрофильных (лиофильных) коллоидных систем. В 30-е годы стабильность гидрофильных коллоидов объясняли значительной гидратацией (сольватацией) частиц дисперсной фазы [6]. Однако впоследствии выяснилось, что у типичных гидрофильных коллоидов гидратация невелика, на что обратил внимание в своих работах В. А. Каргин. Одновременно оказалось, что само понятие гидратация недостаточно определенно, например для ионов измеренные значения гидратации (числа молекул воды, связанных с одним ионом) могут колебаться в пределах двух десятичных порядков. Тогда возникло [c.87]

Указанные явления имеют два отрицательных последствия. Первое -это резкое возрастание нерационального расходования водорода на побочные реакции гидрирования. Второе — снижение содержания аренов, которые, как известно лиофильны к асфальтенам и смолам и обладают повьпиенной склонностью к сольватации с этими компонентами, тем самым способствуют растворению и разложению надмолекулярных [c.54]

Лиофильными принято называть такие коллоиды, частицы которых в большом количестве связывают молекулы дисперсионной среды, например некоторые мыла в водной среде. Сюда относили раньше и растворы высокомолекулярных органических соединений (белки, целлюлоза и ее эфиры, каучук, многие искусственно получаемые соединения). Однако, как показало изучение внутреннего строения и свойств таких систем, производившееся в недавнее время, и, в частности, работы В. А. Каргина, Добри и Флори, эти системы представляют собой истинные растворы, т. е. молекулярно-дисперсные, а не коллоидные системы. Они являются гомогенными системами. Характерные отличия их свойств от свойств других групп истинных растворов обусловливаются в основном сильным различием в величине частиц растворителя и растворенного вещества и строением этих частиц, представляющих собой очень длинные и гибкие молекулы (цепное строение). Переход их в раствор облегчается высокой степенью сольватации. Благодаря большому размеру молекул растворы этих веществ по многим свойствам являются близкими коллоидным растворам и образуют самостоятельную группу растворов — растворы высокомолекулярных соединений. Более детально свойства этих растворов будут рассмотрены в гл. XVII ( 244). [c.508]

Представления, подобные рассмотренным, распространяются и на лгтексные системы при этом следует отметить ограниченность конкретных данных о сольватации латексных частиц. Обнаружив резкое падение вязкости дивинилстирольных латексов при введении электролита и основываясь на представлениях о желатинировании лиофильных дисперсных систем в результате соприкосновения и перекрытия поверхностных слоев, Фрайлинг прищел к выводу о существовании на латексных частицах полимолекулярных гидратных оболочек, обладающих повышенной вязкостью и уменьшающих свою толщину под действием электролита. Значения / о, вычисленные из данных по размерам частиц и объемной доли полимера, колеблются в пределах 7,5—26,5 нм. Аналогичные расчеты для частиц суспензий политрифторхлорэтилсна в различных органических жидкостях показали, что в этих случаях превышает 15,0 нм. [c.11]

В те же годы Штаудингером было доказано, что макромолекулы являются продуктами полимеризации и поликонденсацни мономеров с образованием ковалентных связей. Он ввел понятия степенн полнмеризации и статистической молекулярной массы. Одновременно разными исследователями было установлено, что сольватация макромолекул почти не отличается от сольватации мономеров. Оказалось, что особенности в поведении полимеров связаны не только с большим размером молекул, но и с гибкостью полимерных цепей, нследствне чего макромолекулы способны принимать большое число конформаций. Учет этих конформаций лежит в основе созданной Марком и Куном (1928) кинетической теории изолированной макромолекулы и разработанной Хаггинсом и Флори статистической термодинамики растворов полимеров. В результате этих исследований было доказано, что лиофильность молекулярных коллоидов (растворов полимеров) объясняется не столько взаимодействием с растворителем, сколько энтроиинной составляющей, обусловленной многочисленными конформациями макромолекулы, свернутой в клубок. [c.310]

Растворы высокомолекулярных веществ, если они находятся в термодинамически. равновесном состоянии, агрегативно устойчивы, как и истинные растворы. Поэтому специальные теории о устойчивости лиофильных коллоидных систем, например теория Кройта и Бунгенберг де йонга, согласно которой агрегативную устойчивость растворов желатина, агара и других высокомолекулярных соединений авторы пытались объяснить либо электрическим зарядом частиц, либо сольватацией, либо, наконец, действием обоих этих факторов одновременно, представляют теперь только исторический интерес. [c.465]

ЛИОФИЛЬНОСТЬ и ЛИОФОБНОСТЬ коллоидов — характеристика интенсивности молекулярного взаимодействия коллоидов с вещесгвом среды (i частности с водой — гидрофильные н гидрофобные коллоиды). Чем более лиофильна поверхность дисперсной фазы, тем больше сольватация (см. Гидро-фильность и Гидрофобность). [c.148]

Для характеристики взаимодействия между веществом дисперсной фазы и жидкой дисперсионной средой служат понятия лиофиль-ность и лиофобность . Под взаимодействием фаз дисперсных систем подразумевают процессы сольватации (гидратации), т. е. образование сольватных (гидратных) оболочек из молекул дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы. Системы, в которых сильно выражено взаимодействие частиц дисперсной фазы с растворителем, называют лиофильными (по отно1пению к воде — гидрофильными). Если частицы дисперсной фазы состоят из вещества, слабо взаимодействующего со средой, системы являются лиофобными (по отношению к воде — гидрофобными). Термин лиофильный происходит от греч. 1уо — растворяю и philia — любовь лиофобный — от 1уо — растворяю и phobia — ненависть, что означает не любящий растворения . [c.369]

Типично лиофильные системы термодинамически устойчивы и хар.актеризуются самопроизвольным диспергированием. Оно возможно при условии, что возрастание свободной энергии, связанное с увеличением поверхности при диспергировании, компенсируется уменьшением энтальпии в процессе сольватации и ростом энтропии системы за счет поступательного движения образующихся частиц (см. главу XIII). Так, мыла, многие глины (например, бентонитовая) самопроизвольно распускаются в воде, а высокомолекулярные соединения растворяются в хорошем (т. е. хорошо взаимодействующим с ними) растворителе до отдельных макромолекул. Системы, в которых самопроизвольного диспергирования не происходит, могут быть названы лиофобными системами, но лио-филизированными в той или иной степени. [c.14]

В зависимости от этого дисперсные системы могут быть лиофильными или л и о ф о б н ы м иДля первых характерно сильное межмолекулярное взаимодействие вещества дисперсной фазы со средой, а для вторых — слабое. Это взаимодействие приводит к образованию сольватных (гидратных в случае воды) оболочек из молекул дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы, и, как в обычных растворах, называется сольватацией (гидратацией). [c.15]

Одной из наиболее давних и актуальных до сегодняшнего дня проблем коллоидной химии, в которой ярко иллюстрируется диалектика развития науки, является проблема взаимоотношения между коллоидными системами, образованными низкомолекулярными веш,ествами, и растворами и дисперсиями высокомолекулярных веществ. Сам термин коллоид , введенный Грэмом от греческого слова хсоХЛа — клей, относился прежде всего к клееподобным студнеобразным дисперсиям органических высокомолекулярных веществ и не отражает современного состояния и предмета коллоидной химии. Изучение физико-химических свойств подобных студнеобразных систем и разбавленных растворов высокомолекулярных веществ, названных Фрейндлихом лиофильными коллоидами (как обобщение предложенного Перреном термина гидрофильные коллоиды ), длительное время велось в рамках коллоидной химии. Отличие лиофильных коллоидов от лиофобных, по Перрену и Фрейндлиху, определялось в основном двумя обстоятельствами 1) способностью лиофильных коллоидов к самопроизвольному образованию и 2) резкой чувствительностью гидрофобных золей к малым добавкам электролитов, тогда пак гидрофильные коллоиды разрушаются только под действием высоких. концентраций электролита (вы-саливаиие). Различие свойств лиофильных и лиофобных коллоидов рассматривалось как следствие высокой способиости первых к сольватации коллоидных частиц (мицелл) молекулами растворителя, лиофобные же золн всегда нуждаются в стабилизаторе для сохранения агрегативной устойчивости. [c.237]

В основе У. лежит дифракция света на колловдных частицах, размер к-рых меньше половины длины световой волны, в результате чего система начинает светиться. Частицы можно наблюдать в УМ как яркие дифракц. пятна, изучать их природу, оценивать концентрацию, однако изображений частиц микроскоп не создает. Яркость свечения, а следовательно, и видимость частиц зависят от разности показателей преломления частицы и дисперсионной среды. Если она велика (напр., взвесь металлич. частиц в воде), то отчетливо фиксируются частицы размерами 2-4 нм (т.е. значительно меньше предела разрешения обычных микроскопов). Если эта разность мала (взвесь орг. частиц в воде), то обнаруживаются только частицы размерами не менее 20-40 нм. В лиофильных коллоидах (напр., гелях желатины, декстрина) пов-сть частиц вследствие сольватации не обладает заметной разницей в показателях преломления относительно дисперсионной среды (воды), поэтому свечение в них знач1ггельно слабее. [c.36]

Строение гелей окончательно еще не установлено. Одна из наиболее распространенных гипотез исходит из представления о сильной сольватации, т.е. способности внутренней фазы (в нашем примере—желатины) сильно гидратироваться или ассоциировать с внешней фазой. Некоторые гели образуются в результате набухания. Например, пластинчатые глины типа монтмориллонита при добавлении воды могут разбухать в сотни раз по сравнению с первоначальным объемом. Поверхность такой глины хорошо смачивается водой и способна удерживать на себе ориентированные слои воды толщиной в несколько молекул. Вследствие этого пластинчатые кристаллы этой глины расщепляются и образуют хаотическую структуру, подобную груде щеток и содержащую множество беспорядочных лабиринтов или капилляров, наполненных водой. Описанные примеры позволяют понять способность многих лиофильных коллоидов удерживать большие количества жидкости, сохраняя при этом полужесткую структуру. [c.501]

Вторая группа коллоидных систем, отличавшаяся высокой устойчивостью к действию электролитов и сравнительно хорошей растворимостью (белки, агар, желатина, крахмал и др.), называемых поэтому гидрофильными коллоидами, изучалась по аналогии с гидрофобными золями. Предполагалось, что частицы гидрофильных коллоидов также состоят из нерастворимого ядра, на поверхности которого, однако, адсорбированы не ионы, а электроней-тральные молекулы неэлектролитов (молекулярный стабилизатор), чем обусловлена их сравнительно малая чувствительность к электролитам. Различия в свойствах гидрофильных и гидрофобных коллоидов (или, с включением систем с органическими растворителями — лиофильных и лиофоб-ных коллоидов) объяснялись различием в интенсивности взаимодействия частиц этих коллоидов с растворителем, сильным связыванием растворителя (сольватацией) в лиофильных коллоидах. [c.11]

Основоположником крупнейшей научной школы по коллоидной химии в Советском Союзе является академик АН УССР А. В. Думанский. Ведущее место в ней занимают работы по коллоидному состоянию, химизму в коллоидных системах, их генезису, лиофильности и сольватации коллоидов и высокомолекулярных соединений. А. В. Думанским и его учениками развиты общие представления о механизме взаимодействия воды и других полярных и неполярных дисперсионных сред с поверхностью различных твердых фаз и макромолекул полимеров, дана термодинамическая трактовка процессов смачивания, подробно изучена связь между лиофильностью и диэлектрическими свойствами дисперсных систем. Освещена физико-химическая сторона процессов хлебопекарной, сахарной, торфяной и других отраслей промышленности, результаты которых обобщены в монографии [1]. [c.222]

Коллоидные растворы являются системами термодинамически неустойчивыми, склонными к коагуляции, т. е. укрупнению частиц и уменьшению поверхности раздела между твердой и жидкой фазами. Лиофильность коллоидов проявляется в хорошем смачивании частиц окружающей диснерсионной средой, в хорошем сцеплении между частичками и жидкостью. Это обстоятельство приводит к сольватации поверхности частичек жидкостью и служит [c.13]

Все исследователи едины в том, что решающая роль в стабилизации лиофильных коллоидов принадлежит сольва1ным слоям, формирующимся на поверхности дисперсной фазы в результате полимолеку-лярной адсорбции растворителя, В то же время до сих пор однозначно не выяснены ни структура поверхностных сольватных слоев, ни физическая природа соответствующих им сил отталкивания. Здесь уместно отметить, что положение о сольватации коллоидных частиц было выдвинуто в нашей стране Думанским и развито в работах Пескова, Ребиндера, Дерягина, Овчаренко и других советских ученых. [c.22]

На важную роль фактора сольватации в механизме стабилизации лиофильных (лиофилизированных) дисперсий указывают данные о температурной зависимости устойчивости этих систем. Как показано Бараном и Соломенцевой, для гидрофильного золя оксида железа(III) характерно скачкообразное изменение порогов коагуляции электролитов при увеличении температуры (рис. 1.4). Ими обнаружено, что агрегатив-ная устойчивость золей золота, иодида серебра, сульфидов мышьяка и сурьмы, содержащих адсорбированный гидрофильный полимер (желатину, полиэтиленоксид, поливиниловый спирт и др.), с ростом темпе- [c.23]

Существование зарядов у частиц сильно влияет на многие свойства коллоидных систем, в частности — на их устойчивость. Оно препятствует слипанию их в более крупные агрегаты и делает коллоидную систему более устойчивой. К тому же именно приоб- ретение частицами заряда сильно способствует их сольватации и этим в свою очередь стабилизирует их. Повышение лиофильности приводит к тому, что роль заряда частиц относительно понижается вследствие усиления роли сольватации частиц. [c.503]