Объекты изучения физической химии поверхностных явлений и дисперсных систем

Выделим два важнейших признака объектов изучения физической химии поверхностных явлений и дисперсных систем (современной коллоидной химии) — гетерогенность и дисперсность.

Гетерогенность, т. е. наличие двух или более фаз, определяет существование в системе границы раздела, обладающей избыточной по сравнению с объемом энергией, и, как следствие, проявление особых свойств и явлений на поверхности.

?? Об особых свойствах границы раздела фаз и избыточной поверхностной энергии см. в параграфе 1.2.

Дисперсность (от лат. dispersus — рассеянный, рассыпанный) как мера раздробленности фазы определяет величину поверхности и вклад поверхностных свойств в общие свойства системы.

Золи, порошки, суспензии, аэрозоли, эмульсии, волокнистые, слоистые, пористые материалы представляют собой дисперсные гетерогенные системы — наиболее типичные объекты современной коллоидной химии, поскольку в них проявляется все многообразие поверхностных явлений, формирующих важнейшие свойства реальных тел.

С ростом дисперсности в них увеличивается доля молекул, принадлежащих поверхности, и, соответственно, доля вещества в коллоидном состоянии. В дисперсных системах с очень большой по сравнению с макрообъектами площадью поверхности раздела фаз поверхностная энергия столь велика, что порождает новые свойства и качества, которые характерны лишь для дисперсных систем.

Избыток поверхностной энергии существует на любой межфазовой поверхности. Если рассматриваются свойства поверхности, то объектом коллоидной химии может быть любое тело независимо от размера. И с этой точки зрения название «физическая химия поверхностных явлений и дисперсных систем» более точно отвечает объектам изучения, чем «коллоидная химия».

? ?О коллоидном состоянии вещества см. в подпараграфе 1.1.2.

Растворы высокомолекулярных соединений занимают особое место. Коллоидные растворы ВМС, многие из которых изучал Т. Грэм в эпоху зарождения коллоидной химии, обладают высокой дисперсностью (размер макромолекул 10 ⁹— 10 ⁷ м) и проявляют многие свойства коллоидных растворов, но состояние вещества в виде отдельных молекул не позволяет выделить поверхность раздела фаз. В связи с отсутствием признака гетерогенности в 1930;х гг. растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) были исключены из объектов коллоидной химии. Тем не менее свойства растворов ВМС рассматриваются как составная часть физической химии поверхностных явлений и дисперсных систем.

? ?О свойствах растворов ВМС пойдет речь в гл. 9.

Также уникальными свойствами обладают поверхностно-активные вещества (ПАВ), которые могут образовывать и истинные, и коллоидные растворы, а также находиться на поверхности раздела фаз в виде адсорбционного слоя.

? ?О состоянии ПАВ в адсорбционном слое см. в параграфе 7.3, о коллоидных ПАВ — в параграфе 9.5.

Резюме

Основными объектами изучения современной коллоидной химии являются дисперсные гетерогенные системы, поверхностные слои па границе раздела фаз независимо от их протяженности, высокомолекулярные соединения и поверхностно-активные вещества.