Предмет коллоидной химии
Периодическая система / Курс лекций по Коллоидной химии (Часть 1) / Предмет коллоидной химии

Коллоидная химия – это наука о дисперсном (высоко раздробленном) состоянии вещества. В широком смысле слова, раздробленность на молекулярном, атомном, ядерном и т.д. уровне присуща любому веществу и представляет собой зернистость материи. В коллоидной химии понятие дисперсность простирается в широкую область размеров: от больших, чем простые молекулы, до видимых невооруженным глазом, т.е. от 10-7 до 10-2см. Современная коллоидная химия изучает как грубодисперсные системы (суспензии, эмульсии, порошки с размерами частиц более 1 мкм), так и высокодисперсные - с размерами частиц 1-100 нм.

Раньше коллоидную химию рассматривали как часть физической химии. Затем она выделилась в самостоятельную отрасль знаний. Такое выделение связано с отклонением от законов, описывающих макро- и микроскопические объекты. Так коллоидные частицы обладают более интенсивной окраской, большей прочностью и твердостью, чем крупные частицы того же вещества. Многие вещества, практически не растворимые, заметно растворяются в коллоидном состоянии. Дело в том, что законы физической химии были установлены для идеализированных систем (идеальных газов, бесконечно разбавленных растворов и других моделей) с перспективой их дальнейшего усложнения на пути к реальным условиям. Реальный окружающий мир, как и мы сами, состоит из дисперсных систем, поэтому применение законов химии к реальному миру несет отпечаток «коллоидно-химического» своеобразия. Изучение этих качественных особенностей реальных тел и составляет предмет коллоидной химии.

Своеобразие свойств вещества в коллоидном состоянии объясняется, прежде всего, тем, что при этом значительная доля всех молекул или атомов составляющих вещество находится на поверхности раздела фаз (например, между жидкой и твердой). Эти молекулы отличаются от молекул того же состава, находящихся в объеме фазы, не только по положению в несимметричном силовом поле, но и по энергетическому состоянию, обладают избыточной свободной энергией. Например, для сферических частиц размером около 1 нм, отношение числа поверхностных молекул к внутренним молекулам составляет ~1. Высокая дисперсность, а, следовательно, и связанная с нею высокоразвитая удельная поверхность S=K/(dr), где К=6 для сфер и кубов, d и r - соответственно диаметр и плотность частиц, обусловливает избыточную (по сравнению с аналогичной по составу макрофазой) энергию Гельмгольца

Fs =s12S,

где s12-поверхностное натяжение или удельная поверхностная энергия межфазной границы «дисперсная фаза – дисперсионная среда». Величина этого избытка DFs определяет интенсивность и направление процессов в дисперсных системах, которые весьма далеки от термодинамического равновесия.

Поэтому коллоидную химию называют еще и физической химией дисперсных систем и поверхностных явлений.

Смотрите также

Тепловой эффект химической реакции
Тепловые эффекты химических реакций необходимы для многих технических расчетов. Они находят обширное применение во многих отраслях промышленности, а также в военных разработках. Целью д ...

Термодинамико-топологический анализ
...

Японские ученые объяснили принцип работы биологических наномоторов
Коллектив японских и американских ученых создал несложную действующую модель, позволяющую лучше понять принцип работы биологических наномоторов, сообщают исследователи в препринте своей статьи (ведущи ...