Что представляют собой все живые организмы? Мы знаем еще со школы, что человек, например, состоит из разных тканей, костей и т.д. Знаем, что на 80% (на самом деле меньше) он состоит из воды. Так вот, люди - это, фактически, большие ходячие коллоидные растворы. И чтобы знать, как их лучше лечить, надо хорошо понимать, что собой представляют эти вещества. Раздел химии, занимающийся изучением коллоидального жизненного субстрата, сравнительно молод, но в последние годы интерес к нему значительно возрос.

Что такое коллоиды?

Собственно, не совсем правильно говорить о коллоидных веществах. Скорее, речь идет о коллоидальном состоянии вещества. Чем же оно отличается от любого другого? Коллоидные растворы - это те же дисперсные материи, которые отличаются низкой концентрацией в растворе взвешенных частиц (почему возникает и частицы обладают высокой и очень маленькими их размерами. До того маленькими, что их невозможно увидеть в обычный микроскоп. растворов субмикроскопичны. Но это все-таки не растворы в полном смысле, потому что растворами принято считать тоже только на молекулярно-ионном уровне. В то же время, это не суспензии с эмульсиями, характеризующиеся как дисперсные системы с достаточно крупными частицами. Коллоиды занимают промежуточную ступеньку.

Классификация коллоидов

Коллоиды не обязательно должны быть жидкими, они могут находиться и в твердом состоянии. Тогда их называют студнями или гелями. Но, в отличие от не имеют четкой грани между различными агрегатными состояниями, и могут переходить из одного состояния в другое при изменении внешних факторов, например температуры.

Кроме того, в зависимости от дисперсной среды, коллоидные растворы могут быть гидрозолями и гидрогелями, если основой является вода, или алкозолями (если основа - спирт), этерозолями (эфир) и т.д. Дисперсной средой пирозолей является какое-то расплавленное тело, а криозолей - наоборот, низкотемпературное вещество.

Для нас, собственно, важно, что на фармацевтическом рынке стали появляться первые коллоидные растворы, в медицине они способны произвести переворот, так как воздействуют на наш организм на качественно ином уровне.

Основные возможности коллоидной фармацевтики.

Мы уже знаем, что состав всех внутренних органов человеческого организма - это коллоидные растворы. А это значит, взаимодействие двух идентичных по химическим свойствам веществ происходит значительно быстрее и практически без потерь. То есть биологически активные ингредиенты лекарственного препарата на 98% сразу проникают в ткани и органы человека именно благодаря структурному сходству составов.

По этой же причине из коллоидных фитоформул начинают усваиваться уже в полости рта через слизистую. Ведь обычные лекарства наш организм вначале доводит до коллоидного состояния в желудочно-кишечном тракте, а потом усваивает. Тут же ему предлагают уже готовый к использованию раствор. Значит эффект от лекарства наступает незамедлительно.

Усовершенствование достаточно сложных технологий производства коллоидов дало возможность в один раствор вместить совершенно разные ингредиенты, получая высокоэффективные препараты, способные воздействовать на организм комплексно практически без побочных эффектов (ведь печени не нужно ничего перерабатывать, а почкам выводить).

К таким относятся инновационные препараты новосибирской (основанной при академгородке еще 1996 году) компании Арго, коллоидные растворы которой практически уникальны. Уже разработаны фитоформулы АнгиОмега, Анти-Оксидант, АртроКомплекс, Детокс, ГастероКомплекс и другие биологически активные формулы, ценность которых трудно переоценить.

Основные свойства

• Коллоидные частицы не препятствуют прохождению света.
• В прозрачных коллоидах наблюдается рассеивание светового луча (эффект Тиндаля).
• Дисперсные частицы не выпадают в осадок за счёт броуновского движения .

Основные виды

• дым - взвесь твёрдых частиц в газе.
• туман - взвесь жидких частиц в газе.
• суспензия - взвесь твёрдых частиц в жидкости.
• эмульсия - раствор жидкости в жидкости.
• пена - раствор газа в жидкости или твёрдом теле.
• гель - раствор жидкости в твёрдом теле.
• сплав - раствор твёрдого тела в твёрдом теле.

Коллоидные системы, применяемые в химическом анализе

Из коллоидных систем наибольшее значение для химического анализа имеют гидрозоли - двухфазные микрогетерогенные дисперсные системы, характеризующиеся предельно высокой дисперсностью, в которых дисперсионной средой является вода - наиболее часто применяемый в аналитической практике растворитель. Встречаются также органозоли , в которых дисперсионной средой являются неводные (органические) растворители. В результате молекулярного сцепления частиц дисперсной фазы из золей при их коагуляции образуются гели. При этом не происходит разделения фаз; другими словами, переход золей в гель не является фазовым превращением.

При образовании геля вся дисперсионная среда (например, вода в гидрозоле) прочно связывается поверхностью частиц дисперсной фазы и в ячейках пространственной структуры геля. Гели способны обратимо восстанавливать свою пространственную структуру во времени, но после высушивания наступает разрушение их структуры и они теряют эту способность.

Коллоидные свойства галогенидов серебра

Анализ коллоидных систем

Существует несколько методов анализа коллоидных систем, среди них есть химические и физико-химические методы: анализ с помощью адсорбционных индикаторов; методы на основе измерения рассеяния проходящего света (нефелометрия и турбидиметрия); методы на основе измерения скорости седиментации.

См. также

Ссылки

Термодинамические состояния вещества
Физика : Твёрдое тело Жидкость Газ Плазма
Твёрдое тело
Жидкость	Жидкости Электролиты Расплавы
Газ	Газы Пар
Плазма	Кварк-глюонная плазма
Переходные точки
Термодинамические фазы квантовой жидкости
Дисперсные системы
См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Коллоиды" в других словарях:

КОЛЛОИДЫ - КОЛЛОИДЫ, КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ. Коллоиды (от греч. ко 11а клей, желатина), название, данное Грэмом (Graham) группе веществ, типичными представителями которых являются желатина или гум ми арабик. Коллоидная химия является наиболее молодой хим.… … Большая медицинская энциклопедия

Твердый растворимые тела, которые не кристаллизуются, в противоположность кристаллоидам. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОЛЛОИДЫ некристаллизующиеся вещества, которые и в растворенном виде не… … Словарь иностранных слов русского языка

Большой Энциклопедический словарь

Коллоиды - [гр. ко На клей + eidos вид], коллоидные системы понятие относится к высокодисперсному, ультрагетерогенному состоянию, при котором значительное число молекул объединяется в агрегаты дисперсии размером 0,1 100 нм, равномерно распределенные в… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

То же, что коллоидные системы. * * * КОЛЛОИДЫ КОЛЛОИДЫ, то же, что коллоидные системы (см. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ) … Энциклопедический словарь

Коллоиды - частицы п. мельче 0,0001 0,0002 мм (см. коллоиды почвы) … Толковый словарь по почвоведению

- (от греч. kólla клей и éidos вид) то же, что коллоидно дисперсные системы, или Коллоидные системы … Большая советская энциклопедия

Тела, представляющие ряд общих и в такой мере важных признаков, что они могут быть обособлены в особое состояние коллоидальное. Это состояние как бы соединяет в себе свойства твердых тел, жидкостей. Типичная форма К. форма студня, легко… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

См. Коллоидные системы … Большой энциклопедический политехнический словарь

То же, что коллоидные системы … Естествознание. Энциклопедический словарь

Книги

• Основы физики частично упорядоченных сред: жидкие кристаллы, коллоиды, фрак , Клеман Морис , Лаврентович Олег Дмитриевич , Систематически и доступно излагается одно из актуальных направлений развития современной науки - физика частично упорядоченных сред, легко подвергающихся изменениям под влиянием сравнительно… Категория:

Коллоидные частицы.

Коллоидные растворы

Коллоидными растворами называют микрогетерогенные дисперсные системы с частицами размером от 1 до 100 мкм. Их характеризует не только наличие поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой (т.е. между частицами растворяемого вещества и растворителем), но и малая устойчивость. Коллоидные растворы не образуются самопроизвольно.

Виды коллоидных частиц

Частицы коллоидных размеров могут иметь различную внутреннюю структуру, что существенно сказывается как на методах получения коллоидных растворов, так и на их свойствах.

Существуют следующие три типа внутренней структуры первичных частиц коллоидных размеров.

1. Суспензоиды (или необратимые коллоиды),

2. Мицеллярные коллоиды (или ассоциативные коллоиды),

3. Молекулярные коллоиды (обратимые коллоиды).

Суспензоиды

Так называют коллоидные растворы металлов, их оксидов, гидроксидов, сульфидов и других солей.

Мельчайшие частицы перечисленных веществ, имеющих молекулярную или ионную кристалические решётки, составляют дисперсную фазу суспензоидов.

От суспензий они отличаются более высокой дисперсностью.

Суспензоидами их назвали потому, что, как и суспензии , они не могут длительно существовать в отсутствие стабилизатора дисперсности.

Необратимыми их назвали потому, что осадки, остающиеся при выпаривании таких коллоидных растворов, не образуют вновь золя при контакте с дисперсионной средой.

Суспензоиды называют лиофобными коллоидами . Название происходит от греческих слов: лиос – жидкость, фобио – ненавижу. Такое название они получили из-за предположения, что дисперсная фаза в них очень слабо взаимодействует с дисперсионной средой.

Суспензоиды, как и вообще дисперсные системы, могут быть получены двумя путями:

• Методом диспергирования , т.е. измельчения крупных тел, и
• Методами конденсации молекулярно- или ионнорастворённых веществ.

Метод диспергирования

Измельчение путём дробления , помола, истирания даёт сравнительно крупнодисперсионные прошки (> 60 мкм ). Более тонкого измельчения достигают с помощью специальных аппаратов, получивших название коллоидных мельниц , или применением ультразвука .

Метод конденсации

Метод конденсации состоит в получении нерастворимых соединений путём реакций обмена, гидролиза, восстановления, окисления .

Проводя эти реакции в сильно разбавленных растворах и в присутствии небольшого избытка одного из компонентов, получают не осадки, а коллоидные растворы.

К конденсационным методам относится также получение лизолей путём замены растворителя. Например, коллоидный раствор канифоли можно получить, выливая её спиртовой раствор в воду, в которой канифоль не растворима.

Мицелярные коллоиды

Их называют также полуколлоидами . Коллоидные частицы этого типа возникают при достаточной концентрации дифильных * молекул низкомолекулярных веществ путём их ассоциации в агрегаты молекул – мицеллы – сферической или пластинчатой формы.

Дифильными называют молекулы, которые состоят из углеводородного радикала, имеющего сходство с неполярными растворителями, и гидрофильной (полярной) группы, имеющей сродство к воде.

Мицеллы представляют собой скопления правильно расположенных молекул, удерживаемых преимущественно дисперсионными силами.

Образование мицелл характерно для водных растворов моющих веществ (например, мыл – щелочных солей высших жирных кислот).

Минимальную концентрацию поверхностно-активных веществ в растворе, при которой в системе образуются устойчивые мицеллы, находящиеся в равновесии с неассоциированными молекулами поверхностно-активного вещества, называют критической концентрацией мицеллоообразования .

Молекулярные коллоиды (обратимые коллоиды)

К молекулярным коллоидам относятся природные и синтетические высокомолекулярные вещества с молекулярным весом от десяти тысяч до нескольких миллионов. Молекулы этих веществ имеют размеры коллоидных частиц. Из-за огромного размера такие молекулы называют макромолекулами .

Разбавленные растворы высокомолекулярных соединений – это истинные, гомогенные растворы, которые при предельном разведении подчиняются общим законам разбавленных растворов.

Для получения растворов молекулярных коллоидов достаточно привести сухое вещество в контакт с подходящим растворителем.

Неполярные макромолекулы растворяются в углеводородах (например, каучуки в бензоле), а полярные макромолекулы в полярных растворителях (например, некоторые белки - в воде и водных растворах солей).

Вещества этого типа назвали обратимыми коллоидами потому, что после выпаривания их растворов и добавления новой порции растворителя сухой остаток вновь переходит в раствор.

Растворение макромолекулярных коллоидов проходит через стадию набухания, являющуюся характерной качественной особенностью веществ этого типа.

При набухании молекулы растворителя проникают в твёрдый полимер и раздвигают макромолекулы. Последние из-за своего большого размера медленно диффундируют в раствор, что внешне проявляется в увеличеннии объёма полимера.

Растворы высокомолекулярных соединений имеют значительную вязкость, которая быстро возрастает с увеличением концентрации растворов. Повышение концентрации макромолекулярных растворов, добавки веществ, понижающих растворимость полимера, и, часто, понижение температуры приводят к застудневанию, т.е. к превращению сильно вязкого, но всё же текучего раствора, в сохраняющий форму твёрдообразный студень.

Растворы полимеров с сильно вытянутыми макромолекулами застудневают при небольшой концентрации раствора. Так, желатин и агар-агар образуют студни и гели в 0,2-1% растворах. Высушенные студни способны вновь набухать (существенное отличие от гелей).

Строение коллоидной мицеллы

Строение коллоидных частиц удобнее рассматривать, если проследить процессы их образования. Сделаем это на примере частиц AgI .

Образование коллоидной частицы AgI происходит в результате реакции:

AgNO3 + KI → AgI↓ + KNO3 .

Молекулы AgI объединяются в практически нерастворимые частицы, в которых ионы Ag + и I - образуют кристаллическую решётку.

Новообразованные частицы сначала имеют аморфное строение, затем в них постепенно происходит кристаллизация.

Если AgNO 3 и KI взяты в эквивалентных количествах, то частицы-кристаллы растут, достигая значительной величины, превосходящей размеры коллоидных частиц, и быстро выпадают в осадок.

Если же одно из исходных веществ взято в небольшом избытке, то оно служит стабилизатором, сообщающим устойчивость коллоидным частицам AgI . Так, при избытке AgNO 3 в растворе будет находится большое количество ионов Ag + и NO 3 - . Однако построение кристаллической решетки AgI согласно правилу Панета – Фаянса может идти только за счёт ионов, входящих в её состав; в данном случае за счёт ионов Ag + .

Ионы Ag + будут продолжать достраивать кристаллическую решётку ядра, прочно входя в её структуру и сообщая ему электрический потенциал.

1 - электронейтральное ядро
2 - зона достройки ядра потенциалопределяющими ионами
3 - адсорбционный слой
4 - противоионы адсорбционного слоя

В связи с этим ионы, достроившие кристаллическую решётку ядра, называются потенциалопределяющими ионами .

Величина электродинамического потенциала, или Е -потенциала, у многих коллоидных частиц достигает 1 В. Частицы с таким относительно высоким зарядом будут притягивать оставшиеся в растворе противоположно заряженные ионы NO 3 (называемые поэтому противоионами). Начнётся процесс адсорбции противоионов , в результате которого установится динамическое равновесие между адсорбированными и свободными ионами.

Основная часть всех противоионов, адсорбированная на ядре коллоидной частицы, образует вместе с потенциалопределяющими ионами адсорбционный слой (позиция 3 на рисунке выше).

Ядро и адсорбционный слой вместе составляют гранулу . Гранула имеет электрический потенциал того же знака, что и Е -потенциал, но величина его меньше и зависит от количества противоионов в адсорбционном слое.

Так, если 90% их адсорбировано, то и потенциал гранулы составит 10% от Е -потенциала.

Потенциал гранулы называется электрокинетическим или дзета-потенциалом (ζ -потенциал). Кинетическим его называют потому, что он может быть обнаружен и измерен при движении частиц в электрическом поле. Его можно определить также, как потенциал на границе между адсорбционным (неподвижным относительно частицы) и диффузным (подвижным) слоями. (о диффузном слое см. ниже)

Остаток противоионов удерживается электростатическими силами притяжения вблизизи гранулы, образуя диффузный слой (позиция 5 на рисунке ниже).

5 - диффузный слой, состоящий из противоионов, не вошедших в адсорбционный слой гранулы

Гранула вместе с диффузным слоем образует мицеллу.

Толщина диффузного слоя различна, так как зависит от ионной силы раствора: чем ионная сила выше, тем толщина слоя меньше.

Концентрация противоионов в диффузном слое убывает по направлению к переферии. Соответственно этому убывает и потенциал частицы, падая на границе дифузного слоя до нуля. Таким образом, мицелла всегда электронейтральна .

Если переместить в адсорбционный слой большое количество противоионов, например 95%, электрокинетический (ζ -потенциал), измеряемый на поверхности гранулы, уменьшится до 5% от величины Е -потенциала. Величина Е -потенциала, зависящая от потенциал-определяющих ионов меняться не будет.

Устойчивость коллоидных растворов обусловлена присутствием стабилизатора, т.е. электролита и зависит от величины заряда гранулы (ζ -потенциала). Чем выше этот потенциал, тем сильнее оказываются силы взаимного отталкивания частиц, препятствующие их объединению при столкновениях, наблюдающихся в результате броуновского движения.

Коллоидные системы относятся к дисперсным системам – системам, где одно вещество в виде частиц различной величины распределено в другом (см. разд. 4.1). Дисперсные системы чрезвычайно многообразны; практически всякая реальная система является дисперсной. Дисперсные системы классифицируют прежде всего по размеру частиц дисперсной фазы (или степени дисперсности); кроме того, их разделяют на группы, различающиеся по природе и агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Если дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердые частицы, система называется взвесью или суспензией ; если дисперсная фаза представляет собой капельки жидкости, то систему называют эмульсией . Эмульсии, в свою очередь, подразделяют на два типа: прямые , или "масло в воде" (когда дисперсная фаза – неполярная жидкость, а дисперсионная среда – полярная жидкость) и обратные , или "вода в масле" (когда полярная жидкость диспергирована в неполярной). Среди дисперсных систем выделяют также пены (газ диспергирован в жидкости) и пористые тела (твердая фаза, в которой диспергированы газ либо жидкость). Основные типы дисперсных систем приведены в табл.1.

По степени дисперсности выделяют обычно следующие классы дисперсных систем:

Грубодисперсные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых превышает 10 -7 м.

Коллоидные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых составляет 10 -7 – 10 -9 м. Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т.е. наличием поверхностей раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы. Это обусловливает значительный вклад поверхностной фазы в состояние системы и приводит к появлению у коллоидных систем особых, присущих только им, свойств.

Иногда выделяют молекулярно(ионно)-дисперсные системы, которые, строго говоря, являются истинными растворами, т.е. гомогенными системами, поскольку в них нет поверхностей раздела фаз.

Коллоидные системы, в свою очередь, подразделяются на две группы, резко отличные по характеру взаимодействий между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды – лиофобные коллоидные растворы (золи) и растворы высокомолекулярных соединений (ВМС), которые ранее называли лиофильными коллоидами . К лиофобным коллоидам относятся системы, в которых частицы дисперсной фазы слабо взаимодействуют с дисперсионной средой; эти системы могут быть получены только с затратой энергии и устойчивы лишь в присутствии стабилизаторов.

Растворы ВМС образуются самопроизвольно благодаря сильному взаимодействию частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой и способны сохранять устойчивость без стабилизаторов. Лиофобные коллоиды и растворы ВМС различаются также и структурой частиц, составляющих дисперсную фазу. Для лиофобных коллоидов единицей структуры является сложный многокомпонентный агрегат переменного состава – мицелла , для растворов ВМС – макромолекула .

Таблица 1 . Основные типы дисперсных систем

Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Условное обозначение	Примеры дисперсных систем
Жидкость			Туман, облака, жидкие аэрозоли
Твердое тело			Дым, пыль, твердые аэрозоли
	Жидкость		Пены, газовые эмульсии
Жидкость	Жидкость		Эмульсии (молоко, латекс)
Твердое тело	Жидкость		Суспензии, коллоидные растворы, гели, пасты
	Твердое тело		Твердые пены, пористые тела (пенопласты, силикагель, пемза)
Жидкость	Твердое тело		Жемчуг, опал
Твердое тело	Твердое тело		Цветные стекла, сплавы

Введение

Чистые вещества в природе встречаются очень редко. Коллоидные системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами. Они широко распространены в природе.

Глобальная роль коллоидов в естествознании заключается в том, что они являются основными компонентами таких биологических образований как живые организмы. Весь наш организм состоит из коллоидных систем. Существует целая наука - коллоидная химия. Передо мной сразу встал вопрос, почему природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию?

В связи с этим вытекают следующие цель и задачи:

Цель работы: выяснить, что такое коллоидные системы, какими свойствами они обладают.

Задачи: 1. Провести экспериментальные опыты по изучению свойств коллоидных растворов.

2. Ответить на вопрос: почему природа отдает предпочтение именно коллоидному состоянию.

Виды коллоидных растворов

Термин «коллоид» был введен в 1861 году английским химиком Томасом Грэмом. В его экспериментах он заметил, что растворы желатина, крахмала и других клееподобных веществ очень отличаются по ряду свойств от растворов неорганических солей и кислот. Название произошло от греческой приставки «коло» - клей. Правильно говорить не о коллоидных веществах, а о коллоидных системах. Этот термин ввел русский ученый П.П. Веймарн в 1908 году. Разнообразие коллоидных систем можно увидеть на картинках.

Частицы коллоидных размеров могут иметь различную внутреннюю структуру. Выделяют несколько основных видов коллоидных систем:

• 1) дым -- устойчивая дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в газах. Дым -- аэрозоль с размерами твёрдых частиц от 10?7 до 10?5 м. В отличие от пыли -- более грубодисперсной системы, частицы дыма практически не оседают под действием силы тяжести
• 2) аэрозоль -- дисперсная система, состоящая из взвешенных в газовой среде, обычно в воздухе, мелких частиц. Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдых частиц, если они не выпадают в осадок, говорят о дымах (свободнодисперсных аэрозолях), либо о пыли (грубодисперсной аэрозоли).
• 3) эмульсия -- дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости. Самым распространенным представителем этого вида коллоидной системы является молоко.
• 4) пена -- дисперсные системы с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой.
• 5) гель -- системы, состоящие из высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ. Из-за наличия трёхмерного полимерного каркаса (сетки) гели обладают некоторыми механические свойства твёрдых тел (отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и способность к деформации (пластичность и упругость).
• 6) суспензия -- это грубодисперсная система с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.