Признаки объектов коллоидной химии

Характеристика предмета коллоидной химии

Признаки объектов коллоидной химии

Коллоидная химия – это наука о поверхностных явлениях и физико-химических свойствах дисперсных систем.

Поверхностные явления, как правило, происходят самопроизвольно, значит присущи всем телам, имеющим реальные поверхности. Далее объектами изучения являются системы, в которых хотя бы один компонент находится в дисперсном, т.е. в раздробленном состоянии.

Выделившись из физ. химии коллоидная химия во многом вобрала ее терминологию:

Фаза – совокупность частей системы тождественных по составу и термодинамическим свойствам.

Система, состоящая из двух и более фаз, называется гетерогенной. Дисперсные системы всегда гетерогенные (гетерофазные).

Граница фаз называется межфазной поверхностью раздела.

Вещество, находящееся в дисперсном состоянии, называется дисперсной фазой.

Среда, в которой распределены частицы дисперсной фазы, называется дисперсионной средой.

Дисперсная система минимум двухфазна (фаза + среда). Отсюда объектом изучения коллоидной химии присущи два основных признака: гетерогенность (качественный признак) и дисперсность (количественный признак). Сюда можно отнести: сыпучие и пористые тела, полимеры, строительные материалы, почвы, сплавы, волокна, биологические ткани (человек – ходячий коллоид), продукты питания, лекарства, косметика, облака, туманы и т.д.

Почему возникла потребность в новой науке «коллоидная химия» - разве нельзя было объяснить поведение этих систем в рамках «физ. химии». Оказывается нельзя. Дело в том, что между степенью раздробленности вещества величиной его суммарной поверхности S_Σ существует связь:

1см³ вещества l=1см S=6см²

1³ частиц l=1мм S_Σ=60см²

10¹² частиц l=1мкм SΣ=60 000см²

10²¹ частиц l=1нм SΣ=60 000 000см² (6 000м²)

Изменяются ли при этом свойства вещества?

Изменяются и очень сильно: t_плавл, t_{фаз. перехода}, электропроводность, реакционная способность и т.д.

«Коллоидная химия» стала родоначальницей новых дисциплин «нанохимии» и «супрамолекулярной химии».

Почему изменяются свойства? Посмотрим, что происходит при образовании новой поверхности:

- разрыв химических связей поверхностных атомов

- ослабление физического взаимодействия атомов на поверхности

- изменение реакционной способности на поверхности

- изменение химического состава поверхности за счет адсорбции

Т.е. поверхностный слой по своим физико-химическим свойствам представляет фактически другой материал. С увеличением степени дробления увеличивается S_Σ, а значит физико-химические свойства изменяются сильнее. У веществ могут появится новые не характерныесвойства: мука, текстиль, уголь в пылевидном состоянии вызывают взрыв.

Ряд явлений может быть описан только с использованием новых физических величин: σ (поверхностное натяжение), работа выхода, внутреннее давление. Потребовался новый понятийный аппарат, а это уже новая дисциплина. Представления «коллоидной химии» используются в:

Материаловедении – «нанохимия», порошковая металлургия, механохимия и т.д.

Строительные материалы – бетоны, пенопласты, краски

Экологии – аэрозоли, очистка вод, пыль

Медицина – биологические процессы, механизмы влияния на организм

Метеорология – облака, туманы

Почвоведение – капиллярные эффекты

Косметология, фармацевтика – изготовление средств и лекарств

Пищевая промышленность – изготовление шоколада, майонеза, сладостей, маргарина

Текстильная и бумажная промышленность – качество окрашивания, печатания

Ежегодно изготовляются миллионы тонн веществ в коллоидном состоянии.

Дата добавления: 2015-07-24