Коллоидная химия

традиционное название физической химии дисперсных систем (См. Дисперсные системы) и поверхностных явлений (См. Поверхностные явления). К. х. как самостоятельная наука возникла в 60-е годы 19 в. С тех пор её предмет и методы существенно изменились. В период становления К. х. «коллоидами» называли клееподобные аморфные тела (в отличие от кристаллических тел, «кристаллоидов»); теперь термин «коллоиды» — синоним высокодисперсных (микрогетерогенных) систем, то есть дисперсных систем с наиболее развитой поверхностью раздела фаз. К. х. изучает своеобразные процессы и явления, обусловленные особенностями высокодисперсного состояния тел. К ним относятся, например, самопроизвольное укрупнение частиц твёрдой дисперсной фазы или капель жидкости (Коагуляция и Коалесценция) как проявление термодинамической (агрегативной) неустойчивости дисперсных систем; Застудневание жидких дисперсных систем с образованием гелей и возникновение пространственных дисперсных структур (См. Дисперсная структура); взаимодействие соприкасающихся тел (трение, Адгезия) и изменение этого взаимодействия под влиянием веществ, адсорбирующихся на поверхностях соприкосновения; явления в тонких жидких и твёрдых плёнках; самопроизвольное Диспергированиежидкостей и твёрдых тел. Характерные особенности объектов изучения К. х. обусловили развитие специфических методов исследования, таких как Ультрацентрифугирование, Ультрафильтрация, Диализи электродиализ, электроосмос и электрофорез (см. Электрокинетические явления), различные методы фракционирования и дисперсионного анализа (См. Дисперсионный анализ), ультрамикроскопия, электронная микроскопия, Нефелометрия и т.д.

Современная К. х. включает следующие основные разделы. 1) Молекулярно-кинетические явления (Броуновское движение, Диффузия) в дисперсных системах; гидродинамика дисперсных систем; дисперсионный анализ. 2) Поверхностные явления: Адсорбция (термодинамика и кинетика), Смачивание, адгезия, поверхностно-химические процессы в дисперсных системах; строение и свойства поверхностных (адсорбционных) слоев. 3) Теория возникновения новой (дисперсной) фазы в метастабильной (пересыщенной) среде; конденсационные методы образования дисперсных систем. 4) Теория устойчивости, коагуляция и стабилизация коллоидно-дисперсных систем; строение частиц дисперсной фазы (мицелл (См. Мицелла)). 5) Физико-химическая механика дисперсных систем, включающая теорию механического диспергирования, явления адсорбционного понижения прочности твёрдых тел, реологию (См. Реология)дисперсных систем; образование и механические свойства пространственных структур в дисперсных системах. 6) Электрические и электрокинетические явления в дисперсных системах. 7) Оптические явления в дисперсных системах (коллоидная оптика) — светорассеяние, светопоглощение; К. х. фотографических процессов.

Вся природа — организмы животных и растений, гидросфера и атмосфера, земная кора и недра — представляет собой сложную совокупность множества разнообразных и разнотипных грубодисперсных и коллоидно-дисперсных систем. Дисперсное состояние вполне универсально и при соответствующих условиях в него может перейти любое тело. Этим определяется особое положение К. х., развитие которой осуществляется в непосредственном контакте и взаимодействии со многими, часто не связанными между собой областями науки, промышленности и сельского хозяйства. Развитие К. х. связано с актуальными проблемами различных областей естествознания и техники.

К. х. разрабатывает научные основы технологических процессов с участием дисперсных систем. К ним относятся технология строительных материалов, силикатов (особенно керамики), технология пластмасс, резины, лакокрасочных материалов с использованием высокодисперсных пигментов и наполнителей; технология бурения горных пород, механической обработки твёрдых материалов, в том числе металлов; процессы гетерогенного Катализа и адсорбционные процессы. Учение о дисперсных структурах лежит в основе науки о материалах будущего, без которой невозможен технический прогресс. К. х. указывает рациональные пути разрушения нефтяных эмульсий (Деэмульгирование сырых нефтей — основной способ их обезвоживания и обессоливания); создания дисперсных — наиболее эффективных — форм пестицидных препаратов, широко применяемых в сельском хозяйстве; использования поверхностно-активных веществ (См. Поверхностно-активные вещества) в составе моющих и очищающих средств, эмульгаторов, флоторсагентов (см. Флотация), присадок к смазочным маслам и т.д. Важнейшие проблемы геологии и геохимии (возникновение и превращения минералов и горных пород, выветривание), почвоведения, грунтоведения теснейшим образом связаны с законами поведения многокомпонентных и микрогетерогенных систем. Метеорология в изучении атмосферных осадков опирается на учение об аэродисперсных системах (см. Аэрозоли). Совместно с биохимией и физикохимией полимеров К. х. составляет основу учения о биологических структурах, о возникновении и развитии жизни.

Лит.: Ребиндер П. А., Фигуровский Н. А., Коллоидная химия, в кн.: Развитие физической химии в СССР, под ред. Я. И. Герасимова, М., 1967, с. 239; Песков Н. П., физико-химические основы коллоидной науки, 2 изд., М. — Л., 1934; Думайский А. В., Учение о коллоидах, 3 изд., М. — Л., 1948; Жуков И. И., Коллоидная химия, ч. 1, Л., 1949; Шелудко А., Коллоидная химия, пер. с болг., М., 1960; Воюцкий С. С., Курс коллоидной химии, М., 1964; Пасынский А. Г., Коллоидная химия, 3 изд., М., 1968: Писаренко А. Г., Поспелова К. А., Яковлев А. Г., Курс коллоидной химии, 3 изд., М., 1969; Сведберг Т., Коллоидная химия, пер. с англ., 2 изд., М., [1930]; Freundlich Н., Kapillarchemie, Bd 1—2, Lpz., 1930—32; Colloid science, ed. H. R. Kruyt, v. 1-2, N. Y.—[a. о.], 1949—52; Наука о коллоидах, под ред. Г. Р. Кройта, пер. с англ., т, 1, М., 1955: Surface and colloid science, ed. E. Matijević, v. 1—4, N. Y. — [а. о.], 1969—71.

П. А. Ребиндер, Л. А. Шиц.

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ - традиционное название науки о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает такие процессы и явления, как адгезия, адсорбция, смачивание, коагуляция, электрофорез. Разрабатывает научные принципы технологии строительных материалов, бурения горных пород, механической обработки металлов и др. Вместе с биохимией и физикохимией полимеров составляет основу учения о возникновении и развитии жизни на Земле.

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ, изучает дисперсные системы, обладающие высокой степенью раздробленности (размер частиц от 10-2 до 10-7 см) и огромной поверхностью (например, у активного угля удельная поверхность достигает тысяч м2/г), что и определяет их специфические свойства. Имеет важные практические приложения в технологии композиционных и строительных материалов, бурении горных пород с использованием промывочных жидкостей, извлечении нефти из пластов, флотации руд, применении поверхностно-активных веществ и других.

colloid chemistry

область химии, изучающая дисперсные системы и поверхностные явления, возникающие на границе раздела фаз. Поскольку частицы дисперсной фазы и окружающая их дисперсионная среда имеют очень большую пов-сть раздела фаз (в высокодисперсных системах размер частиц дисперсной фазы составляет от долей мкм до 1 нм), с ростом дисперсности поверхностные явления оказывают все более определяющее влияние на св-ва дисперсной системы. Цель исследований в К. х.- развитие научных основ управления образованием, св-вами и разрушением дисперсных систем (ДС) и граничных слоев путем регулирования межмолекулярных взаимод. на границах раздела фаз, прежде всего с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ), способных самопроизвольно концентрироваться (адсорбироваться) на пов-сти частиц дисперсной фазы. Объектами исследований в К. х. являются разнообразные ДС и пов-сти раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой, а также границы раздела между макроскопич. фазами: адсорбц. слои (моно- и полимолекулярные) и смачивающие пленки; тонкие пленки - как. плоские, так и замкнутые (ламеллярные системы, в т. ч. липосомы); нити (фибриллярные системы); аэрозоли (дымы, туманы, смог, облака), а также порошки; пены и газовые эмульсии; эмульсии и латексы (см. Латекс натуральный, Латексы синтетические, а также Сказочно-охлаждающие жидкости, Эмульсионная полимеризация); суспензии, взвеси и пасты; золи и гели; системы с твердой дисперсионной средой (металлы и сплавы, горные породы, газовые и жидкостные включения в твердых телах). Задачи коллоидно-хим. исследований и наиб. важные методы исследований разнообразны и отвечают рассматриваемым ниже осн. разделам К. х. 1. Поверхностные и капиллярные явления, включая иэучение поверхностных сил, термодинамич. и кинетич. закономерностей адсорбции и смачивания, св-в адсорбц. слоев, закономерностей и механизмов действия ПАВ на разл. межфазных пов-стях. Молекулярно-статистич. рассмотрение поверхностных явлений (включая использование методов молекулярной динамики) ведется в контакте с соответствующими разделами мол. физики. Эксперим. исследование поверхностных явлений на легкоподвижных пов-стях жидкость - пар и жидкость - жидкость проводится преим. тензометрич. методами (изучение концентрац. зависимости поверхностного натяжения р-ров) или с помощью весов Лeнгмюра в сочетании с оптич., электрич. и реологич. методами (см. Мономолекулярный слои). 2. Химия пов-сти твердых тел (см. подробнее Химия твердого тела) - изучение особенностей кристаллич. и электронной структуры приповсрхностных слоев твердых тел и закономерностей адсорбции на ней в-в как из газовой фазы, так и из объема тела. Развитие этой области связано с применением многочисл. новых методов исследования (см., напр., Рентгеновская спектроскопия. Фотоэлектронная спектроскопия, Электронно-зондовые методы. Дифракционные методы, Эллипсометрия), к-рые дают сведения о разл. по толщине и площади при поверхностных слоях. 3. Электрокинетические явления, электрокапиллярные явления и ионный обмен - изучение влияния двойного электрического слоя и его изменения при введении электролитов на скорость электрофореза и электроосмоса, значения токов и потенциалов течения дисперсионной среды и седиментации дисперсной фазы, мембранные эффекты, в т. ч. явления обратного осмоса в мембранах. 4. Молекулярно-кинстич. и транспортные явления в ДС и их приложения к задачам дисперсионного анализа, т. е. к определению ф-ций распределения частиц по размерам в свободнодисперсных системах. Сюда относятся исследования закономерностей броуновского движения, осмоса, возникновения и релаксации флуктуации концентрации, хроматографич. явлений при течении р-ров и золей через пористые среды. Методы гель-хроматографии, седиментации и центрифугирования широко используются в научных исследованиях и хим. технологии; ультрацентрифугирование один из наиб. распространенных методов определения молскулярно-массового распределения в р-рах полимеров. 5. Характерные оптич. св-ва ДС - прежде всего рассеяние света в них; основанные на изучении этих св-в методы нефелометрии и турбидиметрии также позволяют определять размеры, а в нек-рых случаях и форму частиц дисперсной фазы. Большие возможности для исследования ДС открывают методы электрооптики, а также изучение двойного лучепреломления, возникающего при течении ДС (эффект Максвелла), воздействии электрич. (эффект Керра) или магнитного (эффект Коттона-Мутона) полей. 6. Термодинамика образования лиофильных и лиофобных ДС (см. Лиофильность и лиофобность) и теория образования лиофобных систем при зарождении новой фазы, являющиеся научной основой конденсац. методов получения ДС. Важное прикладное значение имеют методы очистки ДС (диализ, электродиализ, ультрафильтрация). 7. Лиофильные коллоидные системы: изучение областей существования (температурных и концентрационных) и строения термодинамически равновесных дисперсий в двух-, трех- и многокомпонентных системах, содержащих мицеллообразующие ПАВ (см. Микроэмульсии). 8. Термодинамика и физико-химическая гидродинамика образования тонких пленок - рассмотрение составляющих расклинивающего давления, возможности существования мстастабильно-равновссных состояний (напр., черных пленок), а также кинетич. закономерностей утоньшения пленок. 9. Теория устойчивости лиофобных ДС, т. е. изучение роли факторов устойчивости, определяющих замедление изменения во времени структуры ДС в результате коагуляции (флокуляции) частиц дисперсной фазы, их коалесценции, переноса в-ва от малых частиц к более крупным, седиментации частиц. 10. Физико-химическая механика твердых тел и ДС, изучающая влияние внеш. сред на закономерности деформирования и разрушения твердых тел, образование дисперсных структур и их мех. св-ва, механохим. эффекты и на этой основе разрабатывающая пути управления мех. св-вами материалов, облегчения их обработки, управления контактными явлениями при трении и износе. Облегчение деформирования, разрушения и измельчения твердых тел и материалов в присут. среды связано с проявлением эффекта Ребиндера - адсорбц. влияния среды на мех. св-ва в-ва. В основе изучения структурообразования в дисперсных системах лежат реологич. исследования, в частности визкозиметрия, и непосредств. определения сил взаимод. между частицами при образовании коагуляционных и конденсационно-кристаллизац. структур. Вследствие столь большого разнообразия объектов, охватываемых К. х., и ее задач проявляется тенденция к обособлению нек-рых ее разделов в самостоят, научные дисциплины, а также использование ее методов и идей в смежных областях науки. Так, из К. х. выделилась физ. химия р-ров полимеров; в значит. мере самостоятельно развиваются наука о аэрозолях, химия пов-сти; нек-рые коллоидно-хим. проблемы, связанные с изучением функционирования биол. мембран и липосом, изучаются физ.-хим. биологией, биофизикой и электрохимией мембран. К. х. как самостоят. наука возникла в 60-е гг. 19 в. после появления работ Т. Грэма, к-рый ввел термин "коллоид" (от греч. kolla-клей) для обозначения в-в, не кристаллизующихся и слабо диффундирующих. Однако еще М. В. Ломоносов отличал свертывание (коагуляцию) от кристаллизации, а Й. Берцелиус, А. Бодримой, Ф. Сельми в нач. 19 в. рассматривали характерные св-ва золей ("псевдорастворов"). В 1777 Ф. Фонтана и К. Шееле открыли адсорбцию газов, в 1785 Т. Е. Ловиц - адсорбцию из р-ров, в 1809 Ф. Рейсе - электроосмос и электрофорез. Т. Юнг и П. Лаплас (нач. 19 в.) разработали мех. теорию капиллярности. Термодинамич. теория поверхностных явлений, капиллярности и зарождения новых фаз развита в 1878 Дж. Гиббсом. И. Ленгмюром (1909-17) были установлены осн. закономерности адсорбц. явлений и изучены св-ва мономол. слоев ПАВ. Создание Дж. Рэлеем теории рассеяния света способствовало количеств, изучению оптич. св-в коллоидных систем. Исследование Ж. Перреном, Т. Сведбергом и Р. Зигмонди броуновского движения коллоидных частиц на основе теории, разработанной в 1905 А. Эйнштейном и М. Смолуховским, позволило доказать реальность существования молекул и правильность молекулярно-кинетич. представлений. В СССР создан ряд ведущих школ, имеющих мировое значение: А. В. Думанского (лиофильные коллоиды), Н. П. Пескова (устойчивость дисперсных систем), П. А. Ребиндера (ПАВ, физ.-хим. механика), Б. В. Дерягина (поверхностные силы), И. И. Жукова (электроповсрхностные явления). К. х. разрабатывает научные основы многочисл. технол. процессов, включающих ДС: технологии разнообразных дисперсных материалов, в т. ч. совр. композиционных и строит. материалов, силикатов (особенно керамики и стекол), дисперсных пористых структур (катализаторов и сорбентов), пластмасс, резины, прир. и синтетич. волокон, клеев, лакокрасочных материалов; технологии мех. обработки твердых тел (в т. ч. бурения горных пород), извлечения нефти из пласта с послед. ее деэмульгированием, флотации руд, мембранных процессов разделения (см. также Мембраны разделительные), процессов водопад готовки. Среди многочисл. примеров практич. приложений достижений К. х. - разработка и применение ПАВ: флотореагентов, смачивателей, стабилизаторов пен и эмульсий, пеногасителей и деэмульгаторов, пластификаторов высококонцентрир. ДС, компонентов смазок и смазочно-охлаждающих жидкостей, мембран, моющих средств (см. также Моющее действие). Коллоидно-хим. св-ва почв в значит. степени определяют их плодородие; методы К. х. используются для создания оптим. структуры почв, борьбы с их засолением и эрозией при внесении удобрений и применении пестицидов. С развитием К. х. связаны новые направления во мн. областях естествознания и техники, создание новых материалов, совр. методов их переработки и практич. использования. Лит.: Воюцкий С. С, Курс коллоидной химии, 2 изд., М., 1975; Ребиндер П. А., Избранные труды, т. 1-2, М., 1978-79; Адамсон А., Физическая химия поверхностей, пер. с англ., М., 1979; Моррисон С., Химическая физика поверхности твердого тела, пер. с англ., М., 1980; Щукин Е. Д., Перцов А. В., Амелина Е. А., Коллоидная химия, М., 1982; Фридрихсберг Д. А.. Курс коллоидной химии, 2 изд., Л., 1984; Дерягин Б. В., Чураев Н. В., Муллер В. М., Поверхностные силы, М., 1985; Зимой А. Д., Мир частиц. Коллоидная химия для всех, М., 1988; Петрянов-Соколов И. В., Коллоидная химия и научно-технич. прогресс, М., 1988; Фролов Ю. Г., Курс коллоидной химии, 2 изд., М., 1989; Surface and colloid science, ed. by E. Matijevic, v. 1-14, N.Y., 1969-87. A.B. Перцов, Д. А. Фридрихсберг.

колло́идная хи́мия

традиционное название науки о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает такие процессы и явления, как адгезия, адсорбция, смачивание, коагуляция, электрофорез. Разрабатывает научные принципы технологии строительных материалов, бурения горных пород, механической обработки металлов и др. Вместе с биохимией и физикохимией полимеров составляет основу учения о возникновении и развитии жизни на Земле.

* * *

КОЛЛО́ИДНАЯ ХИ́МИЯ, традиционное название науки о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает такие процессы и явления, как адгезия, адсорбция, смачивание, коагуляция, электрофорез. Разрабатывает научные принципы технологии строительных материалов, бурения горных пород, механической обработки металлов и др. Вместе с биохимией и физикохимией полимеров составляет основу учения о возникновении и развитии жизни на Земле.

Термин

коллоидная химия

наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. Вся природа - земная кора и недра, атмосфера и гидросфера, организмы животных и растении - сложная совокупность разнообразных дисперсных систем. Универсальность дисперсного состояния определяет особое положение К. х. и её связь с самыми разнообразными областями науки, пром-сти, с. х-ва. Представления и методы К. х. широко используются в хим. технологии, пищ., текст., кож., резин., фармацевтич., коксохим. пром-сти, при производстве строит. и конструкц. материалов, добыче и переработке нефти и горнохим. сырья, в металлургии. С изучением аэрозолей связана метеорология. Совместно с биохимией и физико-химией полимеров К. х. составляет основу учения о биол. структурах, о возникновении и развитии жизни. К. х. рассматривает механизмы ряда природных явлений (образование осадочных горных пород, нек-рые стадии минерале- и рудообразования, ионный обмен в почвах и др.).

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — наука, изучающая физ.-хим. свойства дисперсных систем и некоторых высокомолекулярных продуктов, а также поверхностные явления — физ.-хим. процессы, протекающие на границе раздела фаз (см.).