Повна версія

Головна arrow Природознавство arrow КОЛОЇДНА ХІМІЯ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВСТУП

Поверхневі явища - вчення про роздробленому стані речовини і процеси, що відбуваються на різних поверхнях, інакше це фізична хімія поверхневих явищ і дисперсних систем. Основний колоїдно-хімічної характеристикою системи є дисперсність (роздробленість). У колоїдної хімії поняття дисперсності поширюється на широку область розмірів (від КГ 9 до КГ 2 м), характерну для багатьох реальних тел. Головною рисою високорозвиненої колоїдного стану системи є провідна роль поверхневих явищ на кордоні розділу фаз.

Виділення колоїдної хімії як самостійної області знання має необхідні і достатні підстави. Поверхневі явища вивчає як Грубодисперсні системи, так і високодисперсні (власне колоїдні) системи з розмірами від 1 мкм до 1 нм. При подрібненні будь-якого твердого тіла безперервно збільшується його сумарна поверхня при незмінному загальному обсязі і масі. Певній формі існування речовини відповідає свій специфічний зміст і саме тут кількісні зміни призводять до виникнення нової якості. Так, колоїдні частинки мають більш інтенсивним забарвленням, більшою міцністю і твердістю, ніж великі частки того ж речовини. Багато речовин, практично нерозчинні, помітно розчиняються в колоїдному стані. Поряд зі змінами властивостей з'являються і зовсім нові, характерні для колоїдного стану властивості.

Вивчення цих якісних особливостей при переході від хімічних речовин і граничних систем до реальних тіл і матеріалами і становить предмет колоїдної хімії.

Закони фізичної хімії, як правило, встановлені для ідеалізованих граничних систем з перспективою подальшого їх ускладнення на шляху до реальних умов. Реальний оточуючий нас світ, та й самі ми, складається з дисперсних систем. Застосування законів хімії до реального світу неминуче несе на собі відбиток «колоїдно-хімічного» своєрідності.

У колоїдної області існування речовини з'являється нова незалежна змінна - дисперсність. Всі властивості речовини стають функціями цієї змінної. Збільшення числа змінних ускладнює систему. При цьому ускладнюються і закони, оскільки вони є узагальненням властивостей. Багато основні закони (закон сталості складу, правило фаз, закон Фарадея) в колоїдної області набувають зовсім іншого значення.

Необхідно відзначити, що реальна поверхня твердого тіла складається з виступів, западин, ділянок різної кривизни. Силове иоле і локальні значення поверхневої енергії різні на цих ділянках. Тому дві системи одного і того ж складу з однаковою питомою поверхнею можуть виявитися енергетично нерівноцінними. При переході від звичайних фізико-хімічних систем до колоїдний стан вперше проявляється така властивість як невоспроизводимость системи, її індивідуальність. Наприклад, в технологічному процесі, повністю відпрацьованому і абсолютно стандартному, не завжди вдається отримати однакові зразки активного вугілля.

Особливості дисперсних систем мають величезне значення в процесі еволюції матерії до найбільш високоорганізованої її формі - життя. Потенційні можливості життєвих процесів вже укладені, як в зародку, в дисперсних системах, з яких побудовано живу речовину. Колоїдний рівень матерії, надмолекулярних або високомолекулярний, відповідний «молекулярному рівню» в біології, є необхідним і неминучим ланкою в процесі еволюції.

Комплексні біологічні проблеми, домінуючі в даний час в природознавстві, вирішуються в значній мірі на основі фі зікохіміі дисперсних систем. Тому вивчення колоїдної хімії набуває особливо важливе і принципове значення для розвитку науки.

Дисперсне стан передбачає наявність малих частинок, тонких плівок, волокон з чітко вираженими поверхнями цих мікроскопічних фаз. Поверхневі явища найсильніше проявляються в тілах з високорозвиненою поверхнею (роздроблених тілах). До таких відносяться плівки, нитки, капіляри, порошки, губки та ін. Сукупність цих дисперсій разом із середовищем, в якій вони розподілені, являє собою дисперсну систему.

У дисперсних системах велика частка речовини знаходиться в «колоїдному» стані, в них проявляється все різноманіття поверхневих явищ, які формують особливі об'ємні властивості цих систем, тому саме вони є об'єктами колоїдної хімії.

Різні поверхневі явища: змочування, капілярність, адсорбція, використання поверхнево-активних речовин, каогуляція, седиментація і інші лежать в основі різних технологічних, в тому числі хіміко-технологічних процесів.

Для об'єктів колоїдної хімії характерні дві ознаки - гетерогенність і дисперсність. Гетерогенність (багатофазні) вказує на наявність міжфазної поверхні, тобто поверхневого шару - основного об'єкта колоїдної хімії. Гетерогенність несе якісну інформацію про систему.

Дисперсність (роздробленість) визначається розмірами і геометрією тіла і є кількісним параметром системи. Крім зазначених особливостей для дисперсних систем характерна висока вільна поверхнева енергія. Наслідком надлишку вільної поверхневої енергії в дисперсних системах є їх термодинамічна нестійкість.

 
<<   ЗМІСТ   >>