Тема: Колоїдна хімія. Колоїдна хімія – фізхімія дисперсних систем.

Мета: Онайомитися з колоїдною хімією, вивчити властивості дисперсних систем і колоїдних систем.

План

1. Предмет колоїдної хімії

2. Поняття про дисперсні системи

3. Класифікація дисперсних систем

4. Методи отримання дисперсних систем

5. Очистка дисперсних систем

6. Властивості колоїдних систем:

а) молекулярно-кінетичні;

б) оптичні:

в) електрокінетичні.

8. Будова міцел золів

Деякі явища, пов’язані з колоїдним станом речовини, відомі вже давно. Ще у 1751 році М. В. Ломоносов в першій частині свого твору “Опыт в физической химии” писав: «Свертыванием называется перевод жидкости легкоподвижной в густую и густой жидкости в мягкое твердое тело, произведенный без заметного выпаривания. Пример мы видим в сваренных яйцах и свернувшемся молоке».

Далі, у 1789 році російським хіміком Товієм Єгоровичем (Іоганом Тобіасом) Ловіцем (1757 – 1804), академіком Петербурзької Академії Наук, який народився в Геттінгені, а потім прибув до Росії з батьком, астрономом Г. М. Ловіцем, було відкрито явище адсорбції з розчинів, їм же були вивчені поглинаючі властивості вугілля.

У 1797 році академік Аполос Аполосович Мусін – Пушкін (1760 – 1805), російський хімік та мінеаролог, почесний член Петербурзької Академії Наук, вперше отримав золь металевої ртуті та описав його.

Великий внесок у вивчення властивостей колоїдних систем зробив Федор Федорович (Фердинанд Фрідріх) Рейс (1778 – 1852) - член - кореспондент Петербурзької АН, який народився в Тюбінгені, до 1803 року працював у Геттінгенському університеті, а з 1804 року – у Московському університеті. У 1808 –1809 роках, вивчаючи дію електричного струму на частки, зважені в воді, відкрив явище, яке зараз має назву електрофорез.

В середині Х1Х сторіччя при вивченні явищ розчинності англійський хімік, член Лондонського королівського товариства Томас Грем (1805 – 1869) звернув увагу на те, що деякі речовини, нерозчинені у воді в звичайному змісті цього слова, можуть все ж в певних умовах утворювати досить однорідні за зовнішнім виглядом розчини. Такі розчини за багатьма якостями суттєво відрізняються від звичайних розчинів. Так, зокрема, розчинені речовини в цих розчинах не проходять крізь перетинки з напівпроникних матеріалів (пергамент, целофан, колодій), крізь які легко проходять розчинник та розчинені речовини у звичайних розчинах. Дослідження цих явищ первісно привело до висновку, що речовини, що проходять через подібні перетинки, володіють здібністю кристалізуватись з даного розчина, тоді як речовини, що затримуються ними, не здібні кристалізуватись. Перші речовини, за пропозицією Грема, було названо кристалоїдами, а останні – колоїдами (від грецького слова “колла” – клей). Перші утворюють при розчиненні звичайні, або справжні розчини, останні – колоїдні розчини. Саме Грем запропонував назву колоїдна хімія.

Подальший розвиток науки показав умовність цього поділення, тому що одні і ті самі речовини можуть існувати як у вигляді колоїду, так і в вигляді кристалоїду. Так, наприклад, хлорид натрію у воді утворює кристалоїд, а в бензолі – колоїд, а мило утворює у воді колоїд, а у спирті – кристалоїд. Вперше до такого висновку прийшов у 1904 – 1914 роках російський вчений Петро Петрович Веймарн (1879 – 1935) – російський фізико-хімік, який емігрував до Японії під час громадянської війни, де займався вивчення властивостей шовку. Тому, говорячи про колоїди, сьогодні мають на увазі не певний клас речовин, а стан речовини. Колоїдними властивостями володіють речовини в тому випадку, коли їх частки мають розмір 10^-10 – 10^{-5 м. Вивченням цих систем займається така галузь хімії, як колоїдна хімія.}

КОЛОЇДНА ХІМІЯ – це фізико-хімія дисперсних гетерогенних систем та поверхневих явищ, що спостерігаються на межі розділу фаз в таких системах. До недавнього часу вона була розділом фізичної хімії, однак зараз виділена в окрему галузь. Великий внесок в розвиток колоїдної хімії зробили такі вчені, як український вчений Антон Володимирович Думанський (1880-1967), який закінчив Київський політехнічний інститут, а у 1904 році організував у Києві першу в Росії лабораторію колоїдної хімії та почав випускати “Колоїдний журнал”; Микола Петрович Пєсков (1880 – 1940), який закінчив університет в Бреслау, навчався в Москві, Мюнхені, Лейпцигу, та встановив будову колоїдних часток; Лев Гаврилович Гурвич (1871 – 1926), який народився в Полтаві, закінчив Київський та Базельський університети, вивчав нафтохімію та встановив роль поверхневих явищ в дисперсних системах), Борис Володимирович Дерягін (1902- 1990), професор МГУ, який розвив теорію стійкості, стабілізації та коагуляції колоїдних часток, та інші вчені.

Велика цікавість до колоїдних систем пов’язана з їх широким розповсюдженням. При вивченні колоїдної хімії вірніше говорити про вивчення дисперсних систем, тому що колоїдні системи – приватний випадок дисперсних систем.

З дисперсними системами часто доводиться мати справу на практиці. Вони надзвичайно різноманітні і мають широке розповсюдження. До них належать, з одного боку, природні продукти: молоко, кров, білки, крохмаль, натуральний каучук, більша частина тканин живих організмів, а також такі утворення, як атмосферний туман, природні води; з іншої – багато із штучно утворених продуктів, наприклад, деякі лікарські препарати, харчові продукти (хліб, маргарин, молоко, масло, м’ясо, зефір, тощо), фарби, синтетичний каучук, світлочутливі матеріли, що використовуються у фото - та кінопромисловості. Велике значення мають такі матеріали, як піноскло, пінобетон, вата, та інші. В найрізноманітніших галузях промисловості використовуються дисперсні системи. Це має місце у нафтопереробній промисловості, у деяких основних виробництвах хімічної промисловості, та в ряді інших. Особливо велику роль відіграють вони в шкіряній, текстильній, миловарній промисловості, при виробництві штучних волокон, пластмас, продуктів харчування, тощо. Що ж таке дисперсна система?

Дисперсна система – це така дво -, або багатокомпонентна система, в якій одна речовина (або декілька) знаходиться в ступені більш, або менш високої подрібненості та рівномірно розповсюджено в навколишньому середовищі (від латинського слова dispersus – розсіяний). Сукупність дрібних роздрібнених часток складає дисперсну фазу, а оточуюча їх речовина – дисперсійне середовище. Дисперсні системи гетерогенні, тому що між частками дисперсної фази та дисперсійного середовища є поверхня розділу, що володіє великим запасом вільної поверхневої енергії.

Однією з важливих характеристик дисперсної системи є ступень подрібненості – це кількість часток, які можна було б укласти упритул на відстані 1 см.

Чим більше ступень дисперсності, тим менший розмір часток, і навпаки. Ступень дисперсності можна охарактеризувати величиною питомої поверхні S_o:

S_o = S/V

де S – загальна поверхня (м²), V - об’єм речовини, що піддано подрібненню (м³). Величина S, а, відповідно, і S_o, з підвищенням ступеня дисперсності безупинно зростає.

Дисперсні системи класифікують за двома ознаками: за ступенем дисперсності та за агрегатним станом.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: