Реферати українською » Биология и химия » Коротка історія розвитку колоїдної хімії як науки


Реферат Коротка історія розвитку колоїдної хімії як науки

В.А.Волков

Як самостійна наука «Коллоидная хімія» оформилася після виходу власного друкованого видання «Коллоидцайтшрифт», заснованого німецьким ученим В.Ф. Оствальдом в 1906 р. м. Лейпцигу, де він працював професором Лейпцизького університету та одночасно директором започаткованого ним Физико-химического інституту. На момент виходу першого числа колоїдного журналу термін «колоїд» надійно почали вживати хіміків. Цей термін ввів англійський учений Томас Грем в 1861 р. Як критерію розподілу всіх речовин на кристаллоиды і колоїди Т. Грем запропонував використовувати їхнє дифузії через пергаментну перетинку. Він вважає, що й речовини швидко дифундують і здатні кристалізуватися – це кристаллоиды, якщо де вони дифундують і кристалізуються – колоїди.

Під час вивчення колоїдів Т. Грем виявив явища діалізу і осмосу і увів у науку ці терміни.

Природно, що на момент запровадження науку спеціального терміна «колоїд» внаслідок праць багатьох учених було накопичено досить багато відомостей про те, що кілька речовин, у певних умов створює системи, відмінні як від розчинів. Так щодо розчинності потрійних комплексних солей і амальгами платини російський хімік А.А. Мусин-Пушкин в 1797 р. вперше відкрив і описав сонце ртуті – класичний приклад колоїдної дисперсною системи. Гидрозоль золота описав ще знаменитий Глаубер, рекомендувавши їх у медичній практиці під назвою «істинного питного золота». У 1785 р. Т.Е. Ловиц, працював у головною аптеці Петербурга, відкрив явище адсорбції з розчину на вугіллі і навіть запропонував використовувати цю явище для практичних цілей – застосовувати вугілля очищення фармацевтичних препаратів, води, спирту і горілки. З іншого боку Т.Е. Ловиц виконав ряд широких досліджень розчинів події і виявив явища пересыщения і переохолодження розчинів, встановив умови формування нової фази з розчинів – вирощування кристалів. Незадовго до його досліджень Ловица в 1777 р. К.В. Шееле разом з Ф. Фонтаной відкрили явище адсорбції газів на вугіллі. У 1809 р. професор Московського університету Ф.Ф. Рейс статтю, у якій описав відкриті 1807 р. явища електрофорезу і электроосмоса. У 30-х роках ХІХ століття шведський хімік І. Я. Берцелиус звернув увагу до особливі властивості колоїдних «розчинів» – нестійкість і опалесценцию. У сорокові роки ХІХ століття М. Фарадей одержав низку золей металів і показав, що частки у яких залишаються металевими. У сорокові і 50-ті роки 19-го століття виникла ціла низка статей, у яких як констатувалися особливі властивості деяких систем, від розчинів низькомолекулярних речовин, а й була спроба пояснити ці якості. Можна відзначити роботи професора фармацевтичної хімії Університету м. Болоньї (Італія) Ф. Сельми, що у 1851 р. описав властивості золей берлінської лазурі, колоїдної сірки і хлориду срібла.

У 1858 р. До. Нэгели увів у науку терміни «мицелла» і «мицеллярный розчин». Ці терміни було використано їм для позначення систем, освічених нестехиометрическими сполуками в водної середовищі.

Основна заслуга становлення колоїдної хімії як науки належить Т. Грэму. Як уже відзначалося вище, саме тому вченому належить ідею запровадження терміна «колоїд», похідного від грецького слова «kolla», що означає «клей». Займаючись вивченням осмотического тиску, Грем винайшов прилад, назвавши його діалізатором. З допомогою цього приладу він вивчав осмотические властивості різних речовин, у розчинах, зокрема і розчинів желатины. У 1861 р. він писав: «Оскільки желатину є особливий тип речовин, запропонували позначати речовини цього назвою “колоїди” і трактувати про таку форму агрегації, як "про колоїдному стані матерії. Противоположным колоїдному є кристалічний стан матерії. Речовини, належать до цієї формі стану матерії, слід позначати назвою кристаллоиды. Коллоиды є динамічний стан матерії, кристаллоиды – статична». Рідкі колоїдні системи Грем назвав золями і протиставив золям полутвердые колоїдні освіти – гелі. Відповідно до уявленнями Грема кристаллоиды і колоїди протиставлялися як різні «світи» матерії. Грэму належить іще одна термін – синерезис, що використовується і він для позначення процесу самовільного стискування гелю із зменшенням його обсягу й виділенням рідкої вільної фази.

У різних лабораторіях почалися дослідження отримання й вивчення властивостей різноманітних колоїдних систем. Серед дослідників на той час треба сказати російського хіміка професори Київського університету І.Г. Борщова, який виступив на 1869 р. з докладним розбором природи колоїдних систем. Борщев не визнавав різкого розмежування речовин на колоїди і кристаллоиды, а думав, що, залежно та умовами кристалізації колоїдні системи може бути освічені та кристалічними речовинами. Погляди Борщова знайшли підтвердження у пізніших експериментальних дослідженнях, особливо в розвитку электронографического і рентгенографического методів структурного аналізу.

На кордоні 19-го і 20-го століть значний внесок у розвиток колоїдної науки внесли дослідження Г.О. Шульце, що у 1882 р. сформулював правило электролитной коагуляції лиозолей. У 1990 р. цього правила було підтверджено У. Гарди, предпринявшим систематичні дослідження коагуляції. Тому правило валентності электролитной коагуляції зазвичай називають правилом Шулце-Гарди. У 1892 р. З. Линдер і Р. Пиктон повернулися до дослідам Ф. Рейса й докладно досліджували явище електрофорезу. Вони встановили, що частинки твердої фази в лиозолях несуть електричний заряд, що навіть пояснюється їх спрямоване рух.

У історії колоїдної науки дев'ятнадцяте століття вважатимуться періодом накопичення експериментальних результатів і більш якісного їх узагальнення. Найбільші дослідження здійснено на початку 20-го століття. У 1903 р. російський химик-ботаник М.С. Колір відкрив явище хроматографії, в 1906 р. він провів велику серію робіт з хроматографическому аналізу. Повністю відкриття М.С. Кольори було оцінено лише крізь 30 років.

У 1903 р. було винайдено прилад – щілинній ультрамикроскоп, який дозволив безпосередньо стежити поведінкою частинок в лиозолях і час виявляють, що частки мають розмір, залежить від методу отримання системи. Цей прилад створив професор Геттингентского університету Р.А. Зигмонди. Починаючи з 1898 р. Р. Зигмонди розробляв методики отримання золей та його ультрафільтрації. Створений ним в 1903 р. щілинній ультрамикроскоп грунтувався на явище светорассеяния (конус Тиндаля).

Цей прилад не дозволяв побачити безпосередньо самі частки, але було стежити їх переміщенням. Усовершенствуя ультрамикроскоп, в 1913 р. Зигмонди створив конструкцію иммерсионного ультрамикроскопа і навіть запропонував класифікацію колоїдних частинок з їхньої видимості в ультрамикроскопе і з взаємодії з середовищем. Зигмонди встановив микрогетерогенную природу колоїдних систем, досліджував властивості колоїдних систем та його коагуляцию. У 1911 р. він висунув теорію капілярною конденсації в порах адсорбентів, вивчав будова гелів, винайшов мембранний (1918 р.) і надтонкий (1922 р.) фільтри. У 1912 р. Зигмонди написав першу монографію «Коллоидная хімія». За сукупність робіт у 1925 р. він удостоївся Нобелівської премії.

Створення ультрамикроскопа поклало початок розробці спеціальних колоїдно-хімічних методів дослідження, дозволили зробити наукову революцію у колоїдної науці, а й у суміжних областях пізнання природи.

Шведський физик-химик Теодор Сведберг, професор Упсальского університету, використовуючи ультрамикроскоп і розроблений оригінальний метод электроконденсационного отримання золей, провів широке дослідження колоїдних систем з метою визначення ж розмірів та форми частинок і макромолекул, вивчав електрофорез в золях. У 1907 р. експериментально підтвердив розроблену А. Ейнштейна і М. Смолуховским теорію броунівського руху. У тому ж року довів реальність існування молекул. У 19-му р. створив метод ультрацентрифугирования виділення колоїдних частинок з лиозолей, цим реалізував ідею з використання центрифуги на дослідження колоїдних систем, висловлену А.В. Думанским в 1907 р. 1923-го р. Сведберг побудував першу швидкісну ультрацентрифугу, з допомогою якої визначив молекулярну масу низки природних полімерів і розробив теорію ультрацентрифугирования. За комплекс робіт з вивченню дисперсних систем і розчинів полімерів Т. Сведберг в 1926 р. удостоївся Нобелівської премії.

У період із 1903 по 1913 роки професор Паризького університету Жан Батіст Перрен проводив дослідження колоїдних систем, у яких створив прилад вивчення электроосмоса, відкрив диффузионно-седиментационное рівновага й виходячи з результатів вивчення цього рівноваги і досліджень броунівського руху від допомогою ультрамикроскопа провів розрахунок розмірів атома і визначив значення числа Авогадро. Встановив бимолекулярную структуру тонких мильних плівок. У 1926 р. Перрен удостоївся Нобелівської премії.

У 1917 р. професор Московського університету, став потім завідувачем кафедри колоїдної хімії Московського хіміко-технологічного інституту їм. Д.І. Менделєєва, Н.П. Пєсков розвинув уявлення про сталість дисперсних систем і порушенні стабільності у присутності електролітів. Він розвив уявлення про агрегативной і кінетичної стійкості лиозолей, відкрив явище барофореза (1923 р.) і синерезиса в драглях (1924 р.). У 1934 р. видав підручник «Фізико-хімічні основи колоїдної науки», а 1932 р. у внутривузовском виданні «Коллоидная хімія (вид. МХТІ їм. Д. І. Менделєєва. - М.: 1932 р.) вперше провів філософський аналіз розвитку колоїдної науки, у якому піддав найжорсткішої критиці формалистский підхід до вивчення колоїдних систем, развивавшийся на роботах У. Оствальда, основу якого лежав принцип описи золей виходячи з єдиного ознаки - розміру частинок. Н.П. Пєсков показав, що можна враховувати як розмір частинок, а й взаємодія поверхні частинок з середовищем, символізував те що, що молекули поверхневого шару належать одночасно обом стичним фазам, цим визначав особливої важливості поверхневих явищ існування колоїдних систем. Ідеї Н.П. Пескова по стійкості колоїдних систем отримали загальне визнання і він саме проблема стійкості є в колоїдної науці щодо дисперсних систем.

Вагомий внесок у розвиток колоїдної хімії внесли російські вчені - акад. П.О. Ребиндер і акад. Б.В. Дерягин. П.О. Ребиндер є основоположником нової науки - фізико-хімічної механіки дисперсних систем, выделившейся у роки 20-го століття з колоїдної науки. З іншого боку, П.О. Ребиндер створив теорію освіти лиофильных систем й зробила неоціненний внесок у розвиток вчення про стабільності колоїдних систем, увів у науковий обіг ставлення до структурному чинник стабілізації, відкрив явище адсорбционного зниження міцності твердих тіл, що його іменем Тараса Шевченка (ефект Ребиндера).

Акад. Б.В. Дерягин одна із авторів загальновизнаною теорії стійкості лиофобных колоїдних систем, розробленої незалежно його й голландськими вченими Фервеем і Овербеком.

Одне з основоположників колоїдної хімії нашій країні – Антон Володимирович Думанский, який створив р. Воронежі перший Державний НДІ колоїдної хімії. Ще 1904 р. м. Києві він давно створив найпершу у тогочасній Росії лабораторію колоїдної хімії. А.В. Думанский широко використовував фізичні методи вивчення колоїдних систем. З допомогою калориметра він вивчав взаємодія дисперсною фази з розчинником. Розробив нові методи визначення пов'язаної води та загальні принципи лиофилизации дисперсних систем. У 1935 р. запровадив у нашій країні «Коллоидный журнал».

Величезний внесок у розвиток науки про поверхневих явищах вніс американський физик-химик Ірвінг Ленгмюр. Він створив в теорію мономолекулярной адсорбції газів на твердих поверхнях і встановив існування краю адсорбції. У 1916 р. розвинув теорію будівлі адсорбційних верств лежить на поверхні рідин і показав, що зріджені верстви мають властивостями двовимірні газів, а насичених шарах орієнтованість молекул дає змогу провадити розрахунок їх розмірів. Вперше почав розробку теорії агрегативной стійкості колоїдних систем, запропонувавши осмотический механізм стабілізації частинок дисперсною фази. Ідея Ленгмюра покладено основою низки сучасних теорій стійкості дисперсних систем. За комплекс робіт у галузі вивчення поверхневих явищ в 1932 р. Ленгмюр визнаний гідним Нобелівської премії.

Для розвитку вчення про адсорбцію газів на твердих поверхнях значний внесок внесли російські вчені. Професор Московського текстильного інституту та Московського університету А.В. Кисельов проводив дослідження у сфері хімії поверхні. У 1936 р. то побачив лежить на поверхні кремнезему гидроксильные групи. Розробив молекулярно-статистический метод термодинамічних характеристик адсорбції. Створив метод хромоскопии до розрахунку характеристик складних молекул за даними адсорбційної хроматографії.

Академік М.М. Дубинін створив теорію адсорбції газів, парів і розчинених речовин на пористих сорбентах. Запропонував класифікацію адсорбентів з вигляду і розміру пір. Розробив методи отримання адсорбентів із наперед заданими порами.

Академік О.Н. Фрумкин створив методи вивчення подвійного електричного шару, довів придатність рівняння Гіббса до реальних адсорбционным верствам і навіть запропонував рівняння стану адсорбционного шару на зарядженої поверхні (рівняння Фрумкина-Шлыгина).

Теорія адсорбції із заснуванням полимолекулярных верств створена роботах американських учених Брунауэра, Эммета і Теллера і розвинена у дослідженнях Андерсона. Нині ця теорія продовжує розвиватися.

Вагомий внесок у вивчення розчинів полімерів внесли академіки. С.М. Липатов і В.А. Каргин.

Коллоидная хімія – наука динамічна, розвитку її інтенсивно триває, особливо у частині практичного застосування її досягнень до розв'язання багатьох технологічних і екологічних проблем.

Схожі реферати:

Навігація