2. Коллоидная химия

Коллоидная химия изучает физическую химию гетерогенных высокодисперсных систем и растворов высокомолекулярных со­единений.

Дисперсные системы — это системы, состоящие из вещества, раздробленного или размельченного до частиц определенной ве­личины, равномерно распределенного в другом веществе.

Распределяемое вещество — дисперсная фаза, а вещество, в ко­тором распределена дисперсная фаза, — дисперсионная среда.

2.1. Классификация дисперсных систем

По величине частиц дисперсной фазы все дисперсные системы подразделяют на три группы (табл. 2.1).

К истинным растворам принадлежат и растворы высокомоле­кулярных веществ, молекулярная масса которых достигает сотен 11.1сяч дальтон. Это тоже гомогенные системы. Но так как размеры их частиц сравнимы с таковыми коллоидных растворов, то они обладают целым рядом свойств коллоидных растворов.

Дисперсные системы классифицируют также по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды (табл. 2.2).

2.2. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы

и дисперсионной среды

По степени взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды различают: лиофильные (гидрофильные) с сильным взаимодействием фазы и среды и лиофобные со слабым их взаимодей­ствием.

Лиофильные (от гр. 1уÕ — растворяю + philed — люблю) систе­мы с водной средой называют гидрофильными (от гр. hydor — вода + philed — люблю). Эти вещества обладают резко выражен­ной растворимостью по отношению к определенным жидкостям. Частицы дисперсной фазы интенсивно взаимодействуют с моле­кулами окружающей их дисперсионной среды.

В лиофобных (гр. phobos — страх) дисперсных системах части­ца дисперсной фазы слабо взаимодействует с окружающей ее средой. Вследствие избытка поверхностной энергии они термо­динамически неустойчивы — сохраняют тенденцию к распаду.

При распаде частицы дисперсной фазы укрупняются, и после выпадения в осадок такие системы не удается перевести в ра­створ при добавлении растворителя. Лиофобные системы, в ко­торых средой служит вода, называются гидрофобными систе­мами.

В лиофобных растворах частицы дисперсной фазы не актив­ны по отношению к дисперсной среде. Частицы представляют собой не отдельные молекулы, а агрегаты молекул и называются мицеллами. Поскольку в лиофобной коллоидной системе связь между дисперсной фазой и дисперсионной средой непрочная, возникает поверхность раздела между частицей и окружающей средой, что дает возможность считать их микрогетерогенными системами. Последние относятся к собственно коллоидным ра­створам. Характерными их особенностями являются: поверх­ность раздела фаз; несамопроизвольное получение — требуются затраты внешней энергии; малая устойчивость.

Растворы высокомолекулярных соединений получаются само­произвольно, как и обычные растворы, но они имеют сходство с коллоидными растворами: не проникают через полунепроницае­мую мембрану, медленно диффундируют, способны набухать, об­ладают высокой вязкостью, при высоких температурах становятся менее вязкими, способны переходить в гель. Растворы их гомоген­ны и устойчивы.

Коллоидные растворы широко распространены в природе, их применяют в повседневной жизни, с ними связано существование живой материи. Многие лекарственные вещества в медицине и ветеринарии применяют в виде коллоидных растворов.

Таким образом, коллоидные растворы представляют собой час­тный случай дисперсных систем.

Процессы, протекающие с участием коллоидных систем, игра­ют большое значение для жизнедеятельности организма, а также в металлургии, сельском хозяйстве, производстве бумаги, пласти­ческих масс и др.