Основные определения коллоидной химии
1861 г. Томас Грэм ввел термин коллоиды (κόλλα — клей).
Коллоидная химия — наука, изучающая вещества, находящиеся в дисперсном состоянии и поверхностные явления в дисперсных системах.
Диспергирование — тонкое измельчение твердого тела или жидкости, в результате которого образуются порошки, суспензии, эмульсии.
Дисперсная система — гетерогенная двух- или многофазная система, в которой одно вещество, находящееся в диспергированном состоянии (дисперсная фаза) распределено в среде другого (дисперсионная среда).
Степень измельчения можно характеризовать следующими параметрами:
- линейным размером частиц ;
- дисперсностью ;
- удельной поверхностью .
Дисперсность — физическая величина, которая показывает какое число частиц можно уложить вплотную в одном кубическом метре. Чем меньше размер частиц, тем больше дисперсность. Определяют как отношение суммарной поверхности раздела фаз к объему этих частиц.
Удельная поверхность — это отношение суммарной поверхности к общей массе частиц.
Влияние диспергирования на свойства систе мы: высокая развитая поверхность.
Такая большая поверхность придает дисперсным системам особые свойства.
Классификация дисперсных систем
По размерам частиц дисперсной фазы
Размер частиц, м | Система, см | |
---|---|---|
Молекулярный раствор | ||
Ультра-микро-дисперсная | ||
микрогетерогенная (высокодисперсная) | ||
Грубой дисперсии |
Различия между истинным раствором, коллоидной системой и грубой дисперсией:
Истинный раствор | Коллоидная система | Грубая дисперсия | |
---|---|---|---|
Видимость в оптическом микроскопе | Нет | Нет | Видны |
Проходимость через бумажный фильтр | Да | Да | Нет |
Через полупроницаемую перегородку | Да | Нет | Нет |
Самопроизвольное образование | Да, | Нет, | Нет, |
Термодинамическая устойчивость | Да | Да/нет | Нет |
Гомогенность | Да | Нет | Нет |
По агрегатным состояниям дисперсной среды и дисперсной фазы
№ | Д.С. | Д.Ф. | Условное обозначение | Примеры: |
---|---|---|---|---|
1 | Тв | Тв | Т/Т | Минералы, сплавы, горные породы |
2 | Тв | Ж | Ж/Т | Почва, грунт, ткани жив. орг. |
3 | Тв | Г | Г/Т | Пористые тела, катализаторы в газах |
4 | Ж | Тв | Т/Ж | Суспензии, пасты, пульпы, золи |
5 | Ж | Ж | Ж/Ж | Эмульсии |
6 | Ж | Г | Г/Ж | Пены |
7 | Г | Тв | Т/Г | Пыль, порошки, дым |
8 | Г | Ж | Ж/Г | Облака, туман |
9 | Г | Г | — | — |
По характеру межмолекулярных взаимодействий между дисперсной средой и дисперсной фазы
Эта классификация пригодна только для систем с жидкой дисперсионной средой:
-
Лиофильные — термоди намические устойчивые. Например, мыло в воде.
-
Лиофобные — не устойчивы, слабые межмолекулярные взаимодействия. Например, нафталин в воде.
Первоначально Зигмонди предложил классифицировать коллоидные растворы по способности сухого остатка, полученного в результате осторожного выпаривания жидкости, растворяться в чистой дисперсионной среде.
- Необратимые коллоидные системы — системы, сухой остаток которых не способен самопроизвольно диспергироваться в дисперсионной среде. Например: лиозоли металлов, гидрозоли иодида серебра.
- Обратимые коллоидные системы — системы, сухой остаток которых при соприкосновении со средой обычно сначала набухает, а затем самопроизвольно растворяется и снова образует коллоидную систему. Например, раствор желатина в воде, раствор каучука в бензоле.
Фрейндлих высказал мнение, что обратимость и необратимость коллоидной системы определяется взаимодействием дисперсной фазы с дисперсной средой:
- В случае обратимых коллоидов есть взаимодействие между дисперсионной средой и фазой. Такие растворы называются лиофильными коллоидными растворами (если ДС — вода, то гидрофильными).
- В случае необратимых — взаимодействия нет, следовательно ДФ не способна растворяться в ней. Такие системы Фрейндлих назвал лиофобными (гидрофобными, если ДС — вода).