Коллоидная химия. Что изучает эта наука? Каким способом можно получить коллоидные системы?

		Химия
		Решение задачи
		18 февраля 2021
		Выполнен, номер заказа №16947
		Прошла проверку преподавателем МГУ
		245 руб.

Коллоидная химия. Что изучает эта наука? Каким способом можно получить коллоидные системы? Особенности свойств лиофильных и лиофобных коллоидов.

Ответ:

Коллоидная химия – это наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях, возникающих на границах раздела фаз. Она является химией реальных тел, поскольку реальные объекты живой и неживой природы, продукты и материалы, создаваемые и используемые человеком, практически всегда находятся в дисперсном состоянии, т. е. содержат в своем составе малые частицы, тонкие пленки, мембраны, волокна с четко выраженными поверхностями раздела. Коллоидная химия составляет научную основу производства пластических масс, резины, синтетических волокон, клеев, лакокрасочных и строительных материалов, продуктов питания, лекарств и т. п. Практически нет ни одной области промышленности, которая в той или иной степени не имела бы дела с дисперсными системами. Велика роль коллоидной химии и в решении комплекса задач охраны окружающей среды, включая очистку сточных вод, водоподготовку, улавливание аэрозолей, борьбу с эрозией почв и др. Среди дисперсных систем наиболее четко выраженными коллоиднохимическими свойствами обладают системы с размером частиц 10–9 –10–7 м. Именно эти системы называют истинно коллоидными или просто коллоидными системами. Наиболее типичными их представителями являются золи, т. е. высокодисперсные системы Т/Ж или Т/Г (аэрозоли). Коллоидные системы занимают промежуточное положение между истинными растворами (молекулярно- или ионнодисперсными системами) и грубодисперсными системами. 280 Соответственно для получения коллоидных систем принципиально могут быть использованы два подхода. Коллоидные системы могут быть получены либо путем ассоциации (метод конденсации) молекул или ионов истинных растворов, либо увеличением степени раздробленности частиц дисперсионной фазы грубодисперсных систем (метод диспергирования). При этом достигается коллоидная степень дисперсности (109 –107 м –1 ). Диспергирование и конденсация – два общих подхода к получению не только золей, но и других дисперсных систем: порошков, суспензий, эмульсий. Под взаимодействием фаз дисперсных систем подразумевают процессы сольватации (гидратации в случае водных систем), т. е. образование сольватных (гидратных) оболочек из молекул дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы. Соответственно по интенсивности взаимодействия между веществами дисперсной фазы и дисперсионной среды (только для систем с жидкой дисперсионной средой) по предложению Г. Фрейндлиха различают следующие дисперсные системы: 1. лиофильные: мицеллярные растворы ПАВ, критические эмульсии, микроэмульсии, водные растворы некоторых природных ВМС, например, белков (желатина, яичного белка), полисахаридов (крахмала). Для них характерно сильное взаимодействие частиц дисперсной фазы (ДФ) с молекулами дисперсионной среды (ДС). В предельном случае наблюдается полное растворение. Лиофильные дисперсные системы образуются самопроизвольно вследствие процесса сольватации. Термодинамически агрегативно устойчивы. Возрастание энергии в процессе диспергирования, связанное с увеличением поверхности, компенсируется уменьшением энтропии в процессе сольватации и ростом энтропии за счет участия частиц в поступательном броуновском (тепловом) движении. Термодинамически агрегативно устойчивы, т.е. устойчивы в отношении образования агрегатов коллоидных частиц. 2. лиофобные: эмульсии, суспензии, золи. Для них характерно слабое взаимодействие частиц ДФ с молекулами ДС. Самопроизвольно не образуются, для их образования необходимо затратить работу. Термодинамически агрегативно неустойчивы (т. е. имеют тенденцию к самопроизвольной агрегации частиц дисперсной фазы), их относительная устойчивость (так называемая метастабильность) обусловлена кинетическими факторами (т. е. низкой скоростью агрегации).