Лекция № 5. Глоссарий № Русс/каз/англ. Пояснение Химическое равновесие Скорость прямой и обратной реакции становятся одинаковыми

Литература

Глоссарий

Основная:

2. Пащенко А.Л. Физ. химия силикатов. – М.: «Высшая школа», 1986. – 368 с. Дополнительная:

2. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. – М.: «Химия», 1978. – 622с.

«Коллоидные системы»

Краткое содержание лекции

Коллоидами называют особое состояние вещества, с которым связан ряд характерных свойств его (Колла – по-гречески клей). Например, в обычных условиях типичный кристаллоид поваренная соль, в бензоле образует коллоидный раствор, или мыло образующее коллоидный раствор в воде, обнаруживает в спирте свойства кристаллоида.

Коллоидные системы представляют собой частный вид дисперсных систем. Коллоиды имеют высокую степень дисперсности, размер частиц составляет от 10 до 2000A⁰. Коллоидные системы по степени дисперсности частиц может быть помещены между грубодисперсными системами и истинными растворами. Коллоидные системы являются гетерогенными системами, т.к. частицы дисперсной фазы составляют самостоятельную фазу, обладающую некоторой поверхностью, отделяющей ее от дисперсионной среды. Вследствие малого размера частиц общая поверхность в коллоидных системах очень велика.

В строительном производстве цемент и некоторые вяжущие вещества проходят при твердении через коллоидное состояние.

В середине прошлого столетия при изучении явлений раствори­мости Грэм обратил внимание на то, что некоторые вещества, нерастворимые (в обычном смысле этого слова) в воде, могут все же в известных условиях образовывать вполне однородные по внешнему виду растворы. Такие растворы по многим свойствам обнаружили существенные отличия от обычных растворов. Так, в частности, растворенные вещества в этих растворах не проходят сквозь перепонки из некоторых естественных или искусственных материалов (растительный пергамент, пленки из целлофана, кол­лодия и др.), через которые легко проходят растворитель и рас­творенные вещества в обыкновенных растворах. В результате про­веденных исследований этих явлений первоначально был сделан вывод, что вещества, которые проходят через подобные перепонки, обладают способностью кристаллизоваться из данного раствора, тогда как вещества, задерживающиеся ими, не способны кристал­лизоваться. Первые вещества, по предложению Грэма, были названы кристаллоидами, а последние коллоидами — по названию клея (по-гречески — колла), как одного из представителей ве­ществ этой группы. Первые образуют при растворении обычные, пли, как их принято называть, истинные растворы, последние же образуют коллоидные растворы.

Ф. Н. Шведов доказал (1889) наличие пространственной струк­туры в разбавленных водных растворах желатина.

В дальнейшем (в работах Веймарна и других), была показана условность разделения веществ на коллоиды и кристаллоиды, так как большей частью одно и то же вещество может существовать и в виде кристаллоида, и в виде коллоида, в зависимости от условий его получения или выделения. Так, поваренная соль — типичным кристаллоид в обычных условиях — образует в бензоле коллоид­ный раствор, а мыло, образующее коллоидный раствор в воде обнаруживает в спирте свойства кристаллоида. Вот почему, говоря о коллоидах, мы подразумеваем теперь не определенный класс веществ. а особое состояние вещества, с которым связан ряд харак­терных свойств его.

Системы, в которых одно вещество распределено в среде дру­гого в виде очень мелких частиц, называются дисперсными систе­мами (диспергировать — значит измельчать). Такие системы со­стоят из двух (или большего числа) фаз — совокупности мелких частиц, составляющих дисперсную фазу, и окружающего их веще­ства, называемого дисперсионной средой. Следовательно, все дис­персные системы являются системами гетерогенными. Термином степень дисперсности выражают степень измельчения вещества, составляющего дисперсную фазу. Высокодисперсными называют системы с очень малым размером частиц, грубодисперсными — при сравнительно невысокой степени измельчения.

Коллоидные системы представляют собой частный вид дис­персных систем. К коллоидным относятся системы со сравнительно высокой степенью дисперсности; размер частиц составляет от 10 до 2000 Å. 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.

Вещество в поверхностном слое обладает несколько другими свойствами, чем в остальном его объ­еме. В тех состояниях вещества, когда поверхность его относитель­но невелика, отличия в свойствах поверхностных слоев его в общем слабо отражаются на других свойствах. Но в состояниях, в которых вещество обладает сильно развитой поверхностью, в особенности в коллоидном состоянии, поверхностные явления приобретают боль­шое значение. Именно сильное развитие поверхности (количе­ственное изменение) приводит к появлению у системы новых ка­честв, новых свойств — тех свойств, которые присущи коллоидным системам и которые заставляют рассматривать коллоидные систе­мы как особое состояние вещества (качественное изменение). Большой величиной поверхности объясняется, в частности, харак­терное для коллоидных систем сильное развитие адсорбционных процессов.

Более грубодисперсные системы об­ладают тоже весьма большой поверхно­стью частиц, хотя и меньшей, чем колло­идные системы. Поэтому по многим свой­ствам они приближаются к коллоидным системам.