Что изучает коллоидная химия

Коллоидная химия

Колло́идная хи́мия (др.-греч. κόλλα — клей) — наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях и традиционное название физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз. Изучает адгезию, адсорбцию, смачивание, коагуляцию, электрофорез. Разрабатывает технологии строительных материалов, бурения горных пород, зол-гель технологии. Играет фундаментальную роль в нанотехнологии.

Современная коллоидная химия — это наука на стыке химии, физики, биологии. Особое междисциплинарное положение коллоидной химии подчёркивается тем, что в англоязычной литературе часто используют название «коллоидная наука» (англ. colloid science ).

История коллоидной химии

Коллоидная химия как наука имеет небольшую историю, однако свойства коллоидных систем и коллоидно-химические процессы человек использовал с давних времён. Это, например, такие ремёсла, как получение красок, керамики, глазури, прядение льна, хлопка, шерсти, выделывание кож.

Начиная с XVIII века появляются описания отдельных исследований, позже вошедшие в соответствующие разделы коллоидной химии. К ним относят работы М. В. Ломоносова по кристаллизации, получению цветных стёкол с применением дисперсии металлов (1745—1755 гг.). В 1777 г. К. Шееле и Ф. Фонтана независимо друг от друга обнаружили явление адсорбции газов углём. В 1785 г. Т. Е. Ловиц обнаружил явление адсорбции из растворов. П. Лаплас в 1806 г. получил первые количественные отношения для капиллярного давления. В 1808 г. Ф. Ф. Рейсс, проводя опыты с элементом Вольта, открыл явления электрофорез и электроосмос.

Одни из наиболее ранних исследований коллоидных систем выполнены итальянцем Ф. Сельми в 1845 году. Он изучал системы, представляющие собой хлорид серебра, серу, берлинскую лазурь, распределенную в объёме воды. Эти системы, полученные Сельми, очень похожи на истинные растворы, однако Сельми полагал, что ни изученные им, ни другие подобные вещества не могут находиться в воде в виде таких же мелких частиц, как и образующиеся в истинных растворах, то есть в виде отдельных молекул или ионов.

Взгляды, близкие к Сельми, высказывал К. Нэгели, считавший, что в таких системах частицы серы, хлорида серебра и других веществ — более крупные агрегаты, чем отдельные молекулы. Для полимолекулярных агрегатов он ввел понятие «мицелла». Чтобы отличать системы, содержащие мицеллы, от растворов, где растворенное вещество находится в виде отдельных молекул, Нэгели назвал мицеллосодержащие системы «золями». Термины «мицелла», «золь» стали общепринятыми.

М. Фарадей в 1857 году исследовал системы, содержащие золото, распределенное в объёме воды, известные ещё алхимикам, получившим их восстановлением солей золота и давшим их им название aurum potabile (питьевое золото). Изучая оптические свойства золей золота, М. Фарадей пришёл к выводу, что золото в них содержится в виде очень маленьких частиц.

Основоположником коллоидной химии принято считать Т. Грэма, выполнившего в 60-х годах XIX века первые систематические исследования коллоидных систем (золей). Ему же принадлежит и введение термина «коллоид». Впоследствии коллоидная химия включила в себя результаты, полученные в других областях физики и химии, и в конце XIX — начале XX веков сформировалась в самостоятельный раздел химии.

На основе механической теории капиллярности, разработанной в начале XIX века Т. Юнгом и П. Лапласом, и термодинамики поверхностных явлений, созданной Дж. У. Гиббсом в 1878, были сформулированы основные направления исследования коллоидной химии: изучение процессов образования новой фазы в гомогенных системах, термодинамическая устойчивость коллоидных систем, количественное описание адсорбции на границе раздела фаз. Развитые в 1853 Г. Гельмгольцем представления о строении двойного электрического слоя позволили дать объяснение электрокинетическим и электрокапиллярным явлениям. Создание Дж. Рэлеем теории рассеяния света способствовало количественному изучению оптических свойств коллоидных систем. Исследование Ж. Перреном, Т. Сведбергом и Р. Зигмонди броуновского движения коллоидных частиц на основе теории, разработанной в 1905 А. Эйнштейном и М. Смолуховским, позволило доказать реальность существования молекул и правильность молекулярно-кинетических представлений. На основе предложенной в 1917 И. Ленгмюром кинетической теории адсорбции были разработаны методы исследования состояния молекул поверхностно-активных веществ (ПАВ) в мономолекулярных слоях. В 1928 П. А. Ребиндер открыл адсорбционное понижение прочности (эффект Ребиндера) и в 40—50-х годах на основе развития этого направления и исследования структурообразования в дисперсных системах создал физико-химическую механику. Физическая теория устойчивости коллоидных систем была разработана в 1937 Б. В. Дерягиным совместно с Л. Д. Ландау и независимо от них Э. Фервеем и Я. Овербеком (теория ДЛФО). Дерягиным же введено представление о механизме действия тонких слоёв жидкости расклинивающее давление.

Современное состояние

Основные направления современной коллоидной химии:

Поскольку дисперсное состояние материи универсально и объекты изучения коллоидной химии весьма разнообразны, коллоидная химия тесно связана с физикой, биологией, геологией, почвоведением, медициной и др.

Существует Институт коллоидной химии и химии воды им. А. В. Думанского НАНУ (Киев).

Источник

Коллоидная химия

Введение

В данном разделе представлены конспекты лекций по коллоидной химии, которые читаются на химическом факультете ИЕНиМ УрФУ.

Преподаватель: д.х.н, проф. Адамова Лидия Владимировна

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 r, дисперсностью D, либо удельной поверхностью S₁.

Дисперсность — физическая величина, показывающая 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 системы: высокая развитая поверхность.

Такая большая поверхность придает дисперсным системам особые свойства.

Классификация дисперсных систем

По размерам частиц дисперсной фазы:

Различия между истинным раствором, коллоидной системой и грубой дисперисей:

Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям дисперсной среды и дисперсной фазы:

По характеру межмолекулярных взаимодействий между ДС и ДФ:

Эта классификация пригодна только для систем с жидкой дисперсионной средой.

1. Лиофильные. Термодинамические устойчивые (н-р: мыло в воде);

2. Лиофобные. Не устойчивы, слабые межмолекулярные взаимодействия (н-р: нафталин в воде).

Первоначально Зигмонди предложил классифицировать коллоидные растворы по способности сухого остатка, полученного в результате осторожного выпаривания жидкости, растворяться в чистой дисперсионной среде.

Системы, сухой остаток которых был не способен самопроизвольно диспергироваться в дисперсионной среде, он назвал необратимыми (н-р: лиозоли металлов, гидрозоли иодида серебра и т.д). Обратимыми коллоидными системами он назвал системы, сухой остаток которых при соприкосновении со средой обычно сначала набухает, а затем самопроизвольно растворяется и снова образует коллоидную систему (н-р: раствор желатина в воде или 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). А в случае необратимых — взаимодействия нет, следовательно ДФ не способна растворяться в ней. Такие системы Фрейндлих назвал лиофобными (гидрофобными, если ДС — вода).

Источник

Коллоидная химия

Введение

В данном разделе представлены конспекты лекций по коллоидной химии, которые читаются на химическом факультете ИЕНиМ УрФУ.

Преподаватель: д.х.н, проф. Адамова Лидия Владимировна

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 r, дисперсностью D, либо удельной поверхностью S₁.

Дисперсность — физическая величина, показывающая 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 системы: высокая развитая поверхность.

Такая большая поверхность придает дисперсным системам особые свойства.

Классификация дисперсных систем

По размерам частиц дисперсной фазы:

Различия между истинным раствором, коллоидной системой и грубой дисперисей:

Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям дисперсной среды и дисперсной фазы:

По характеру межмолекулярных взаимодействий между ДС и ДФ:

Эта классификация пригодна только для систем с жидкой дисперсионной средой.

1. Лиофильные. Термодинамические устойчивые (н-р: мыло в воде);

2. Лиофобные. Не устойчивы, слабые межмолекулярные взаимодействия (н-р: нафталин в воде).

Первоначально Зигмонди предложил классифицировать коллоидные растворы по способности сухого остатка, полученного в результате осторожного выпаривания жидкости, растворяться в чистой дисперсионной среде.

Системы, сухой остаток которых был не способен самопроизвольно диспергироваться в дисперсионной среде, он назвал необратимыми (н-р: лиозоли металлов, гидрозоли иодида серебра и т.д). Обратимыми коллоидными системами он назвал системы, сухой остаток которых при соприкосновении со средой обычно сначала набухает, а затем самопроизвольно растворяется и снова образует коллоидную систему (н-р: раствор желатина в воде или 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). А в случае необратимых — взаимодействия нет, следовательно ДФ не способна растворяться в ней. Такие системы Фрейндлих назвал лиофобными (гидрофобными, если ДС — вода).

Источник

коллоидная химия

Объектами исследований в коллоидной химии являются разнообразные дисперсные системы и поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой, а также границы раздела между макроскопическими фазами: адсорбционные слои; тонкие пленки; нити (фибриллярные системы); аэрозоли; пены и газовые эмульсии; эмульсии; суспензии, взвеси и пасты; золи и гели; системы с твердой дисперсионной средой (металлы и сплавы, горные породы). Вся природа — организмы животных и растений, гидросфера и атмосфера, земная кора и недра — представляет собой сложную совокупность множества разнообразных и разнотипных грубодисперсных и коллоидно-дисперсных систем. Дисперсное состояние вполне универсально, и при соответствующих условиях в него может перейти любое тело.

Коллоидная химия решает следующие основные задачи:

Коллоидная химия составляет одну из основ нанонауки и нанотехнологии.

Полезное

Смотреть что такое «коллоидная химия» в других словарях:

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ, изучает дисперсные системы, обладающие высокой степенью раздробленности (размер частиц от 10 2 до 10 7 см) и огромной поверхностью (например, у активного угля удельная поверхность достигает тысяч м2/г), что и определяет их… … Современная энциклопедия

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — традиционное название науки о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает такие процессы и явления, как адгезия, адсорбция, смачивание, коагуляция, электрофорез. Разрабатывает научные принципы технологии строительных материалов, бурения … Большой Энциклопедический словарь

коллоидная химия — – раздел химии, имеющий своим предметом высокодисперсные системы и протекающие в них системы. Словарь по аналитической химии [3] … Химические термины

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — наука, изучающая физ. хим. свойства дисперсных систем и некоторых высокомолекулярных продуктов, а также поверхностные явления физ. хим. процессы, протекающие на границе раздела (см.) … Большая политехническая энциклопедия

Коллоидная химия — (др. греч. κόλλα клей) наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях и традиционное название физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз. Изучает адгезию, адсорбцию, смачивание … Википедия

Коллоидная химия — традиционное название физической химии дисперсных систем (См. Дисперсные системы) и поверхностных явлений (См. Поверхностные явления). К. х. как самостоятельная наука возникла в 60 е годы 19 в. С тех пор её предмет и методы существенно… … Большая советская энциклопедия

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — область химии, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления, возникающие на границе раздела фаз. Поскольку частицы дисперсной фазы и окружающая их дисперсионная среда имеют очень большую пов сть раздела фаз (в высокодисперсных системах… … Химическая энциклопедия

коллоидная химия — традиционное название науки о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает такие процессы и явления, как адгезия, адсорбция, смачивание, коагуляция, электрофорез. Разрабатывает научные принципы технологии строительных материалов, бурения … Энциклопедический словарь

коллоидная химия — koloidų chemija statusas T sritis chemija apibrėžtis Dispersinių sistemų ir paviršinių reiškinių chemija. atitikmenys: angl. colloid chemistry rus. коллоидная химия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. Вся природа земная кора и недра, атмосфера и гидросфера, организмы животных и растении сложная совокупность разнообразных дисперсных систем. Универсальность дисперсного состояния определяет… … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

ХИМИЯ КОЛЛОИДНАЯ

Полезное

Смотреть что такое «ХИМИЯ КОЛЛОИДНАЯ» в других словарях:

Химия почв — Химия почв это раздел почвоведения, изучающий химические основы почвообразования и плодородия почв. Основой для решения этих вопросов служит исследование состава, свойств почв и протекающих в почвах процессов на ионно молекулярном и… … Википедия

Химия одноуглеродных молекул — (С1 химия) раздел химии, изучающей различные классы веществ, в состав молекулы которых входит только один атом углерода. Как отдельная отрасль знаний С1 химия появляется с развитием перспективных технологий получения углеродсодержащего сырья,… … Википедия

Химия высокомолекулярных соединений — Химия полимеров один из перспективных и успешно развивающихся разделов химической науки. Делится на разделы: физическая химия полимеров, структурная и т. д. Благодаря успешному развитию химии полимеров создаются новые материалы, нашедшие… … Википедия

химия — – наука о составе, строении, свойствах и превращениях веществ. Словарь по аналитической химии [3] • аналитическая химия коллоидная химия неорганическая химия … Химические термины

Коллоидная химия — (др. греч. κόλλα клей) наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях и традиционное название физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений, возникающих на границе раздела фаз. Изучает адгезию, адсорбцию, смачивание … Википедия

Химия — У этого термина существуют и другие значения, см. Химия (значения). Химия (от араб. کيمياء‎‎, произошедшего, предположительно, от египетского слова km.t (чёрный), откуда возникло также название Египта, чернозёма и свинца «черная… … Википедия

ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ — изучает химические силы, действующие на поверхности. В общем случае химия поверхности рассматривает свойства трех состояний вещества твердого (Т), жидкого (Ж) и газообразного (Г) и дает описание вещества как фазовой системы. Однако если два… … Энциклопедия Кольера

Химия окружающей среды — Не следует путать с Экологическая химия. Химия окружающей среды раздел химии, изучающий химические превращения, происходящие в окружающей природной среде. Основные сведения Химия окружающей среды включает в себя более узкие разделы химии,… … Википедия

Химия полимеров — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

ХИМИЯ. РАЗДЕЛЫ — Химию довольно произвольно делят на несколько разделов, которые нельзя четко отграничить ни от других областей химии, ни от других наук (физики, геологии, биологии). Неорганическая химия занимается изучением химической природы элементов и их… … Энциклопедия Кольера

Источник