Коллоиды диффузия

Учение о коллоидах было выделено как самостоятельное направление научных исследований немногим более ста лет назад и развивалось на стыке физики и химии. По сути, предметом рассмотрения были дисперсные системы с определенными пределами размеров дисперсной фазы. Направлениями исследований коллоидных систем явились диффузия, сорбция, вязкость, электропроводность, оптические и поверхностные свойства, устойчивость против расслоения и многие другие. Важным разделом коллоидной химии считается коллоидная механика, преобразованная в физико-химическую механику дисперсных систем, изучающая структурообразование в дисперсных системах и их структурно-механические свойства. [c.13]

Из элементарных курсов общей химии и физики известно, что вследствие сильно развитой межфазной поверхности гетерогенные дисперсные системы обладают большим избытком свободной поверхностной энергии и, следовательно, являются в принципе неустойчивыми. Позднее мы еще обсудим этот вопрос и покажем, что данное утверждение, которое во многих случаях не вызывает возражений, не настолько правильно, чтобы его абсолютизировать. Возникает вопрос, в какой мере законно применение термодинамических зависимостей к фазовым равновесиям в подобных системах. Гетерогенная дисперсная система может приобретать за счет замедляющих кинетику факторов известную устойчивость, позволяющую ей существовать в дисперсном состоянии достаточно долгое время. В течение этого времени вследствие молекулярного переноса (например, благодаря диффузии) устанавливается такое распределение ее компонентов в объеме и около межфазной поверхности, которое практически соответствует равновесию. Очевидно, что возникающее при этом состояние можно анализировать на основе соответствующих термодинамических представлений. В дальнейшем при рассмотрении вопроса об устойчивости лиофобных коллоидов мы увидим, что такая устойчивость действительно существует и именно этим объясняется широкое распространение подобных систем в природе и технике. Если какая-либо жидкость диспергирована в газе или п другой жидкости, то состояние относительного равновесия, о котором мы говорили выше, придает частицам термодинамически устойчивую форму — форму с наименьшей поверхностью, которая в простейшем случае является сферической. Не будем приводить других аргументов в пользу приложимости термодинамики равновесных систем к дисперсным гетерогенным системам и перейдем к рассмотрению самой термодинамики гетерогенных систем. [c.75]

Основы химической термодинамики, термохимии, кинетики, катализа, учения о растворах, диффузии, осмосе, тургоре и плазмолизе рассмотрены в нх приложении к биологии и сельскому хозяйству. Описаны коллоидно-химические свойства белков, протоплазмы, роль свободной воды в коллоидах, свойства коллоидов почвы. [c.2]

Однако началом классического периода в развитии коллоидной химии следует считать работы английского химика Грэма (1861), которого по праву считают отцом коллоидной химии. Он ввел термин и определил понятие коллоиды . Изучая различные растворы, Грэм обнаружил, что одни вещества быстро диффундируют и проходят через растительные и животные мембраны, легко кристаллизуются. Другие обладают очень малой диффузней, не проходят через мембраны и не кристаллизуются, а образуют аморфные осадки. Так, например, сравнивая время диффузии различных растворенных веществ и принимая время диффузии НС1 за единицу. Грэм получил сильно различающиеся значения [c.280]

Метод диализа основан на неодинаковой способности компонентов растворов к диффузии через тонкие пленки — мембраны (из целлофана, пергамента, нитроцеллюлозы, ацетилцеллюлозы). Этот метод широко применяют для очистки коллоидных растворов и растворов высокомолекулярных соединений. Вещества, не проникающие через мембраны при диализе, были названы коллоидами. Любое вещество при подходящих условиях может быть получено в коллоидном состоянии (П. П. Веймарн, 1906 г.). [c.296]

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]

Резкое отличие суспензий от коллоидов проявляется в молекулярно-кинетических и оптических свойствах. Явления диффузии и осмоса не свойственны суспензиям, прохождение света через суспензии не вызывает опалесценции, а проявляется в виде мутности, так как световые лучи преломляются и отражаются частицами суспензии, а не рассеиваются. [c.452]

Т. Грэм (1861) провел исследования, сыгравшие исключительно важную роль в развитии коллоидной химии. Он установил, что по скорости диффузии все вещества можно разделить на два класса хорошо диффундирующие, названные им кристаллоиды , и плохо диффундирующие — коллоиды . Грэм разработал также метод отделения коллоидов от кристаллоидов — диализ. В этом методе исполь- [c.4]

Специфика коллоидных систем и растворов высокомолекулярных соединений проявляется в том, что масса отдельной частицы или отдельной микромолекулы намного больше массы молекулы дисперсионной среды (в случае золя) или растворителя (в случае раствора высокомолекулярного соединения). С этим связано различие многих молекулярнокинетических характеристик, на что обратил внимание Грэм, установивший различие коллоидов и кристаллоидов по величине коэффициента диффузии. [c.135]

НОМ порошке, порошке поливинилхлорида и т. д., и главным образом на целлюлозе. Электрофоретический метод разделения имеет особое значение для разделения коллоидов и аминокислот, так как заряд частиц этих соединений зависит от значения pH среды. Поэтому значение pH раствора (изо-электрическая точка) оказывает большое влияние на направление движения ионов в растворе. Процесс электрофореза проводят часто в присутствии буферных растворов. Согласно уравнению (7.1.29), состав раствора оказывает большое влияние на скорость движения частиц в растворе. Движению частиц в электрическом поле препятствует явление диффузии. Влияние диффузии обратно пропорционально размерам частиц и силе поля. Для разделения ионов больших размеров можно применять электрофорез при низком напряжении, для разделения частиц небольших размеров следует работать при более высоких напряжениях. Электрофорез на носителе по технике выполнения проще, чем обычный электрофорез. При этом вещества в соответствии со скоростями их движения в электрическом поле фракционно осаждаются на носителе. Используя сорбционное действие носителя, можно замедлить движение частиц, что приведет к расширению зон фракционирования. Под действием выделяемого током тепла, особенно при работе с высокими напряжениями, происходит испарение растворителя, что затрудняет процесс разделения. Важным фактором является удаление перед разделением больших количеств электролитов, например, в процессе диализа. [c.387]

В 1861 —1864 гг. английский ученый Грем, изучая диффузию различных растворов, заметил, что некоторые вещества в растворах диффундируют очень медленно. К медленно диффундирующим веществам Грем отнес гидраты окисей алюминия, цинка, железа и других металлов, некоторые природные вещества крахмал, декстрины, белки, гуммиарабик, танин и т. д. Сравнивая эти вещества и электролиты, он установил, что соляная кислота, например, диффундирует почти в 50 раз быстрее яичного белка и в 100 раз — крахмала. Растворы таких трудно диффундирующих веществ, как гуммиарабик, агар, крахмал, декстрин, по физическому состоянию напоминают клей поэтому Грем предложил все подобные вещества назвать коллоидами. [c.7]

Грем разработал ряд методов приготовления и очистки коллоидов, используя методы диффузии и диализа (стр. 108). [c.8]

Молекулярно-кинетическая теория рассматривает коллоидные системы как частный случай истинных растворов дисперсную фазу — как растворенное вещество, дисперсионную среду — как растворитель. Это позволяет вполне удовлетворительно объяснить явления осмоса, диффузии,, седиментационного равновесия и другие неспецифические свойства коллоидов (т. е. свойства, не связанные с проявлением молекулярных взаимодействий на поверхности коллоидных частиц). [c.19]

Типичные микрогетерогенные системы седиментационно неустойчивы частицы их Движутся под действием силы тяжести. Поэтому в них нельзя наблюдать диффузию и осмотические явления. Однако по остальным свойствам микрогетерогенные системы (особенно с жидкой дисперсионной средой) имеют много общего с коллоидными системами. Они так же, как и коллоиды, могут быть получены дисперсионным и конденсационным методами. Микрогетерогенные системы из-за развитой поверхности раздела фаз неустойчивы и термодинамически. Им можно придать агрегативную устойчивость, адсорбируя на их частицах ионы и поверхностноактивные вещества. Наиболее надежно стабилизируют микрогетерогенные системы (так же как и коллоиды) прочные студнеобразные пленки, образуемые мылами и высокополимерами. Исключение составляют системы с газообразной дисперсионной средой (сухие порошки, пыль, дымы, туманы), стабилизацию которых нельзя осуществить подобным путем. [c.133]

Из-за больших размеров молекул высокомолекулярных веществ диффузия в их растворах идет медленно макромолекулы неспособны проникать через полупроницаемые мембраны. Эти свойства, как известно, наиболее характерны для типичных коллоидных систем. Поэтому растворы высокомолекулярных веществ ранее относили к коллоидам, и всем таким веществам механически приписывали свойства, присущие коллоидным системам. Однако сравнительное изучение типичных коллоидов и растворов высокомолекулярных веществ показало принципиальное различие их свойств. [c.165]

Особенно интенсивное развитие коллоидной химии началось с 60—70 гг. прошлого столетия, когда английский ученый- Грэм дал достаточно четкое определение коллоидным растворам. Он установил, что в различных растворах наблюдается неодинаковая скорость диффузии. Медленно диффундирующие вещества (гуммиарабик, крахмал, агар-агар и др.), характеризующиеся также аморфностью строения, Грэм предложил называть коллоидами, а вещества с кристаллическим строением и быстрой диффузией — кристаллоидами (поваренная соль, мочевина и др.). [c.7]

В табл. 27 приведены коэффициенты диффузии D для некоторых кристаллоидов и коллоидов при 18° С. [c.108]

Коэффициенты диффузии некоторых кристаллоидов н коллоидов [c.109]

В частности, было выявлено, что вещества, способные к образованию аморфных осадков, как, например, альбумин, желатин, гуммиарабик, гидроокиси железа и алюминия и некоторые другие вещества, диффундируют в воде медленно по сравнению со скоростью диффузии таких кристаллических веществ, как поваренная соль, сернокислый магний, тростниковый сахар и др. В табл. 29 приведены коэффициенты диффузии О для некоторых кристаллоидов и коллоидов при 18 С. Из таблицы видно, что между молекулярным весом и коэффициентом диффузии существует обратная зависимость. [c.132]

Физическая химия дисперсных систем и поверхностных явлений, называемая в силу традиции и краткости коллоидной химией, — одна из важнейших и самостоятельных физико-химических дисциплин. Представление о коллоидах как об особой группе веществ вошло в науку в середине XIX в. растворы этих веществ отличались от обычных рядом признаков, в частности тем, что растворенное вещество не проходило через мембраны с очень тонкими порами (пергамент, животный пузырь) и не обнаруживало заметной диффузии. Вначале считали, что эти признаки присущи соединениям, не способным кристаллизоваться из раствора (например, крахмал, клей, желатина), однако круг их постепенно расширялся, включая все новые и новые, в том числе многие кристаллические вещества. [c.5]

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]

Различия в диффузии и диализе позволили Грэму разделить все вещества на кристаллоиды и коллоиды. Его современник, русский ученый Борщов, исследуя скорость диффузии, установил зависимость ее от размеров коллоидных частиц и отсутствие заметной зависимости от их химической природы. В отличие от представления о коллоидах, как об особом классе химических веществ, Борщов (1869 г.) приходит к выводу о микрокристаллическом строении коллоидных частиц. Такой же вывод делает в своих ра- [c.18]

Казалось бы, из работ Грэма и его современников, не обнаруживших заметной диффузии и осмотического давления в коллоидных растворах и считавших это отсутствие одним из отличительных признаков коллоидов, следует отрицательный ответ на этот вопрос. Однако последующие данные привели, несомненно, к положительному ответу. Более того, оказалось возможным движение коллоидных частиц, в отличие от молекул, наблюдать непосредственно. Удалось вывести основные законы, общие для молекул и коллоидных частиц. Экспериментальное их подтверждение явилось на рубеже XIX—XX вв. триумфом молекулярно-кинетической теории, завоевавшей всеобщее признание. Эти экспериментальные факты в значительной степени связаны с броуновским движением, долгое время остававшимся загадкой. [c.26]

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]

Различия, обнаруженные для диффузии и диализа, позволили Грэму разделить все вещества на кристаллоиды и коллоиды. Его современник, русский ученый Борщов, исследуя скорость диффузии, установил зависимость ее от размеров коллоидных частиц и отсутствие заметного влияния на нее их химической природы. В отличие от представления о коллоидах, как об особом классе химических веществ, Борщов (1869 г.) приходит к выводу о микрокристаллическом строении коллоидных частиц. Такой же вывод делает в своих дальнейших работах и Грэм, отмечая, кроме того, специфику полимерных систем, по сравнению с суспензоидами. [c.20]

Частицы коллоида обладают значительно большими размерами и значительно большей массой, чем молекулы растворенного вещества в истинном растворе. Вследствие этого скорости теплового движения частиц коллоида и вызываемого этим движением процесса диффузии соответственно во много раз меньше, чем в истинных растворах. Чем крупнее частицы и чем соответственно меньше скорость их движения, тем меньше и скорость их диффузии. Это относится не только к коллоидным, но и к истинным растворам, н при сопоставлении различных кристаллоидов в истинных растворах также легко установить обрать1ую зависимость между величиной молекулы и скоростью диффузии (табл. 57). [c.512]

Рассмотренные соотношения дают возможность на основании результатов измерений скорости диффузии определить частичный вес коллоида. (Так называют средний вес частиц коллоида, выраженный в обычных единицах молекулярных весов частичный вес коллоида иначе условно называют молекулярным весом его.) Например, установлено, что величина частичного веса некоторых белков состявляет 50 ООО—70 ООО. Это значение лишь немного отличается от приближенного значения, полученного криоскопическим методом. [c.512]

Обобщая вышеизложенные сведения о трансформащ1и буровых реагентов, нефтешламов, нефти и нефтепродуктов в почве и воде, следует еще раз подчеркнуть, что это сложный процесс, на который оказывают влияние особенности гранулометрического состава почв, содержание органического вещества и обменных катионов, а также химический состав нефти и ее свойства. Большое значение также имеет характер их распространения в среде, включая процессы испарения и конденсации, диффузии, адсорбции и десорбции, биодеградации под воздействием микроорганизмов и различные реакции абиотического расщепления. При этом важно также учитывать физико-химические характеристики растворимость углеводородов, точку кипения, давление паров и др., а также условия, при когорых протекает биологическое окисление загрязнителей, адсорбированных частичками почвы, роль органических и неорганических почвенных коллоидов и т. д. Необходимо принимать во внимание и характер миграционных процессов, которые, с одной стороны, приводят к широкому распространению загрязнения за пределы исходного района за счет горизонтальной миграции низко- и среднемолекулярных углеводородов, а с другой - приводят к концентрации в зоне загрязнения высокомолекулярных компонентов нефти и буровых реагентов в верхних слоях почвы. [c.190]

Это значит, что при малой концентрации коллоидов низкомолекулярный электролит равномерно распределится по всему объему по обе стороны мембраны. Наоборот, очень большая концентрация коллоидов (полиионов) в левой части системы будет препятствовать диффузии низкомолекулярного электролита — ионов Ыа и СГ из правой части системы в левую. Если С1 >> С2, то в знаменателе уравнения (XIII.4.3) можно пренебречь членом 2с 2 [c.407]

Сходство растворов ВМС с коллоидными растворами обусловлено гигантскими размерами макромолекул, масса кюторых соизмерима с массой мицелл коллоидов. Те свойства растворов, которые определяются размерами частиц, близки у этих систем. Как и коллоидные растворы, растворы ВМС отличаются медленной диффузией, низким осмотическим давлением л, соизмеримой с коллоидными растворами интенсивностью броуновского движения. Макромолекулы в растворе не способны проходить через полупроницаемые мембраны, задерживаются ультрафильтрами. По оптическим свойствам растворы высокомолекулярных соединений также близки к коллоидным. Они обладают повышенной мутностью, в них наблюдается, хотя и менее четко, эффект Тиндаля. Меньшая интенсивность дифракционного рассеивания света в растворах ВМС обусловлена близостью показателей преломления дисперсионной среды (растворителя) и дисперсной фазы (растворенного полимера). [c.436]

Грэм изучал диффузию и применял диализ (см. с. 17), работая с системами, содержащими органические вещества желатин, пектин,. казеин, гуммиарабик и другие, которые, как и золото, берлинская лазурь в золях, отличаются малой скоростью диффузии и не проходят через мембраны. Из указанных органических веществ можно приготовить клей, поэтому их назвали коллоидами (от греч. у<,оХ%а. — клей и еьбоа — подобие). Впоследствии это название распространили на все вещества, не проходящие через мембрану при диализе и плохо диффундирующие. [c.5]

Т. Грем (1861 г.), изучая диффузию растворенных в воде веществ через мембраны, обнаружил, что такие органические вещества, как смолы. протеин, танин и ряд других, отличаются ничтожной скоростью диффузии. Такие веще1ства неспособны к кристаллизации, при упаривании их растворов образуются аморфные, хлопьевидные осадки. Они легко переходят в студнеобразное состояние. Поэтому Грем все подобные вещесива назвал коллоидами , т. е. клееподобными. Вещества же, свободно проходящие через мембраны, способные к кристаллизации и образующие истинные растворы, он назвал кристаллоидами . На ошибочность такой классификации вскоре же (1869 г.) указал наш соотечественник Н. Г. Борщев. В 1906 г. доцент Петербургского горного института П. П. Веймарн доказал, что любое вещество при создании соответствующих условий можно перевести в коллоидное состояние , а типичный с точки зрения Грема коллоид, например мыло, из спиртового раствора может кристаллизоваться. [c.222]

В 1906 г. Эйнщтейн вывел соотношение между коэффициентом диффузии и другими физическими характеристиками систем (смеси газов, раствора или коллоида), в которых происходит диффузия. Уравнение Эйнштейна имеет вид [c.23]

Дальнейшие исследования в этом направлении, проводившиеся с 1861 г. английским ученым Томасом Грэмом, показали, что одни вещества, быстро диффундирующие и проходящие через растительные и животные мембраны, легко кристаллизуются другие же обладают малой способностью к диффузии, не проходят через мембраны и не кристаллизуются, а образуют аморфные осадки. Первые Грэм назвал кристаллоидами, а вторые — коллоидами (от греческого слова коНа — клей и eidos — вид) или клееподобными веществами. [c.108]

Для гидратации белка наибольшее значение имеют пептидные связи, за счет которых притягивается примерно /3 всей гидрата-ционной воды. В общем частицы гидрофильных коллоидов связывают значительные количества воды так, 1 г сухого крахмала при растворении связывает 0,18 г воды, 1 г яичного альбумина (белка) — 0,35 г воды, 1 г карбоксигемоглобина — 0,353 г воды. Связанная полярными группами вода приобретает новые качества, приближающие ее к твердому веществу ее молекулы имеют уплотненное расположение, свойства воды как растворителя понижены, она не замерзает при низких температурах и т. п. В свою очередь, гидратированное вещество также приобретает иные свойства повышается его устойчивость в растворе, уменьшается скорость диффузии и др. Вязкость и скорость образования внутренних структур в этих растворах значительно выше, чем в коллоидных. [c.174]

В это же время М. Фарадей разработал методы получения золей металлов (например, Аи, Ag) и показал, что коллоидные частицы в них состоят из чистых металлов. Таким образом, ко второй половине XIX в. сложился ряд представлений о жидких коллоидных растворах и других дисперсных системах. Обобщение в 60-х годах XIX в. этих взглядов, формулировка основных коллоидно-химических идей и введение термина и понятия коллоиды принадлежат Грэму. Изучая физико-химические свойства растворов, в частности диффузию, он обнаружил, что вещества, не кристаллизующиеся из раствора, а образующие студневидные аморфные осадки (АЬОз, белки, гуммиарабик, клей) обладают весьма малой скоростью диффузии, по сравнению с кристаллизующимися веществами (Na I, сахароза и др.), и не проходят через тонкие поры, например пергаментные мембраны, т. е. не диализируют, по терминологии Грэма. Основываясь на этом свойстве, Грэм разработал метод очистки коллоидов от растворенных молекулярных веществ, названный им диализом (см. главу II). После того, как был найден способ получения чистых объектов исследования, началось бурное развитие коллоидной химии. [c.18]