Значение коллоидных систем

Коллоидные системы широко распространены в природе. Межзвездная материя состоит из газов и пыли, частицы которой имеют коллоидные размеры. По космогоническим представлениям Кейпера, Юри, Фесенкова солнечная система образовалась из газово-пылевого вещества.

Коллоидные системы имеют определяющее значение для метеорологических явлений при образовании горных пород и минералов. Дождь, грозовые разряды, облака и туманы – это явления связанные с коллоидными процессами.

Почва является сложнейшей коллоидной системой. Размер и форма частиц почвы, наряду с их природой, определяет водопроницаемость и поглотительную способность почвы, которые влияют на урожайность.

В металлургической промышленности задачей является получение металла с оптимальной микро- и ультрамикроструктурой, что осуществляется путем введения определенных присадок.

Керамическое и строительное производство связано с получением концентрированных суспензий из силикатов алюминия (глин). Глины используются также как катализаторы, осушители, осветлители разных жидкостей (например, вина).

Технология получения бумаги, крашения волокон, производства резины и пластмасс, лекарств, косметики, нефтедобычисвязаны с коллоидно-химическими процессами.

Многие пищевые продукты, такие как, молоко, сметана, майонез масло, зефир, пастила, бульон, желе и т.д. представляют собой кол.системы.

Человек – это ходячий коллоид. Мышечные волокна и нервные клетки, клеточные мембраны, волокна, гены, вирусы, кровь – это коллоидные образования.

Особенно большое значение приобретает коллоидная химия для решения задач защиты окружающей среды.

Универсальность молекулярно кинетических свойств растворов и дисперсных систем

Молекулярно-кинетическая теория рассматривает кол.р-ры как частный случай истинных р-ров, но с более крупными частицами растворенного вещества. Дисперсионная среда – растворитель, а дисперсная фаза – растворенное вещество. Эксперименты показали, что эта теория применима к дисперсным системам, если:

1. частицы дис. фазы достаточно малы, что принимать участие в броуновском движении,

2.число частиц д.ф. в единице объема дисп. системы должно быть достаточно велико, чтобы можно было применить законы статистики.

Осмотическое давление

При разделении двух растворов разной концентрации (или раствора и чистого растворителя) полупроницаемой мембраной возникает поток растворителя от меньшей концентрации к большей, выравнивающий концентрации. В дальнейшем поток уравновешивается возникающим встречным градиентом давления.

Для идеальных растворов выполняется закон Вает-Гоффа: Р=СRT, C – молярная концентрация. Поскольку речь идет о кинетических явлениях, концентрацией следует считать число кинетических единиц. В кол.р. кинетической единицей является кол. частица. Поэтому вводят понятие частичной концентрации дис. фазы , а также грамм-частичной концентрации /N; N – число Авогадро. -число частиц в единице объема системы [м^-3]. Тогда выражение приобретает вид Р=(/N) RT =kT.

Другой способ выражения концентрации дисп. ф. Называется массовой концентрацией. С_мас. Соответствует массе дисп.ф., приходящейся на единицу объема системы [кг/м³]. С_мас=m_{частицы}=4/3r³ для монодис. Системы со сферическими частицами. Отсюда = С_мас/(4/3)r³. Следовательно Р1/ r³.

Поскольку кол. частицы во много раз крупнее отдельных молекул, постольку при одинаковой массовой концентрации истинного и колл. р-ров осмотическое давление истинного раствора на много порядков больше осмотического давления кол.р-ра.

Особенности осм.давлениякол.р-ра по сравнению с истинным р-ром является его малое значение и непостоянство. (Грэм считал, что оно вообще отсутствует). Непостоянство величины осм.давления связано с явлениями агрегации и дезагрегации, постоянно происходящими в кол. р-рах. При этом изменяется радиус частиц, а, следовательно, и осм.давление. Кроме того в состав кол.р-ров входят разного рода примеси, присутствие которых необходимо, для придания устойчивости колл.р-ру (ПАВ, электролиты). Эти вещества тоже вносят вклад в величину осм.давления.

Непостоянство и малое значение осм.давлениякол.р-ров являются причиной того, что осмометрия, эбулиоскопия, криоскопия не применяются для определения частичной концентрации или размера кол.частиц. Однако осмометрия вполне применима для определения молярной массы ВМС, образующих истинные растворы.