КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — наука, представляющая собой самостоятельный раздел физической химии и изучающая коллоидные системы, содержащие относительно крупные частицы порядка 10^-9—10^-7 М (0,001 — 0,1 мкм). Научное значение К. х. особенно велико для биологии и медицины в связи с изучением физ.-хим. свойств коллоидных р-ров и студней, образуемых белками и другими биополимерами, играющими большую роль в свойственных живым организмам процессах обмена веществ. Основная задача К. х.— установление законов, управляющих явлениями, протекающими в коллоидных системах (см. Коллоиды). К. х. называют также физикохимией дисперсных систем и р-ров высокомолекулярных соединений. Нормальное или патол, функционирование организма человека во многом определяется характером протекания коллоидных процессов. Учитывая, что организм человека, животных и растений содержит такие высокомолекулярные вещества, как белки, нуклеиновые к-ты, крахмал, гликоген, пектины, целлюлозу и др., а их р-ры являются коллоидными р-рами, можно без преувеличения сказать, что К. х. изучает материальную основу систем, без которых нельзя себе представить ни существование человечества и всех живых существ, ни основ современной промышленности и техники, цивилизации .

В биол, и мед. исследованиях широко используются методы К. х.: ультрацентрифугирование (см.), широко используемое для получения физ.-хим. характеристик белков и других высокомолекулярных биологически активных соединений.

Для любой коллоидной системы, содержащейся в живом организме, важен потенциал и заряд ее частиц. Для определения величины электрокинетического потенциала частиц используют коллоидные лекарственные средства (см.). Область К. х., изучающая высокомолекулярные соединения, приобрела важное практическое значение, явившись теоретической основой для развития производства синтетических волокон, каучука, новых полимеров и пластмасс.

Со многими из высокомолекулярных веществ, находящихся в живых организмах в виде коллоидных р-ров или студней, связаны процессы технологии изготовления пищевых продуктов. Важное значение имеет К. х. для сельского хозяйства. Будучи самостоятельным разделом физ. химии, К. х. пользуется ее методами исследования, применяя их как для микрогетерогенных и многофазных, так и для гомогенных р-ров и студней высокомолекулярных веществ.

Термин «коллоидная химия» был введен в 1861 г. Грэмом (Th. Graham), который обнаружил, что вещества, образующие р-ры, похожие на клей, очень медленно в них диффундируют и не проходят через животные мембраны. Это дало ему повод назвать такие р-ры «коллоидными». Подобными же свойствами обладали и ранее изученные, гл. обр. Сельми (F. Selmi), так наз. псевдорастворы йодистого серебра, берлинской лазури, золота и др.; позже их стали называть лиофобными, а р-ры высокомолекулярных соединений — лиофильными коллоидами. В устаревших, но еще часто употребляемых терминах «лиофильный» и «лиофобный» отражаются наличие или отсутствие сродства между частицами и жидкостью.

Почти одновременно с Грэмом коллоидные системы изучал И. Г. Борщев, который уже в 1869 г. придерживался того мнения, что малая скорость диффузии коллоидных частиц объясняется их значительными размерами, причем вопреки господствующим в то время взглядам, он считал, что коллоидные частицы могут иметь кристаллическое строение.

В 19 и в начале 20 в. были проведены фундаментальные исследования, имевшие большое значение для развития К. х. Лаплас (P. Laplace) разработал теорию капиллярности, Гиббс (J. Gibbs) — теорию поверхностных явлений и правило фаз, Рэлей (J. Rayleigh) — теорию рассеяния света и др., Эйнштейн и Смолуховский (A. Einstein, М. Smoluchowski) — теорию броуновского движения. Перрен (J. Perrin) наблюдал движение частиц в монодисперсных суспензиях, а Т. Сведберг — движение частиц коллоидных систем в ультрамикроскопе. Было установлено, что коллоидные системы содержат частицы более крупные, чем молекулы обычных газов и жидкостей. Оствальдом (W. Ostwald) и П. П. Веймарном было введено понятие степени дисперсности коллоидных систем. Оствальду принадлежит заслуга издания первых в мире журналов, печатавших статьи ученых разных стран об исследованиях в области К. х.

В России с 1903 г. начал свои исследования в области К. х. А. В. Думанский (1880—1966), который в 1912 г. прочитал первый курс К. х. студентам, а в 1913 г. организовал научную лабораторию К. х., преобразованную в 1932 г. во Всесоюзный ин-т коллоидной химии. В 1935 г. под его редакцией начал выходить «Коллоидный журнал». А. В. Думанский ввел в К. х. многие физ. методы исследования. Им была высказана идея создания мощной центрифуги для измерения величины коллоидных частиц (заслуга ее практического применения принадлежит швед, ученому Сведбергу, сконструировавшему в 1922 г. ультрацентрифугу для анализа высокодисперсных коллоидных систем по скорости осаждения их частиц в центробежном поле и седиментационному равновесию).

Большое значение для развития К. х. имели работы амер. ученого Ленгмюра (I. Langmuir) по строению мономолекулярных слоев и теории адсорбции. Н. П. Песков разработал теорию устойчивости коллоидных систем, отличающихся высокой поверхностной активностью. Дальнейшее развитие высказанных им положений привело к представлению о мицелле. Как показал Н. П. Песков, коллоидная система обладает двумя видами устойчивости: кинетической, т. е. способностью частиц дисперсной фазы сохранять состояние равномерного распределения в дисперсионной среде, и агрегативной, характеризующей их сопротивляемость силам агрегации.

П. А. Ребиндер, А. Н. Фрумкип и их сотр. изучили влияние поверхностных слоев на свойства коллоидных и других дисперсных систем; А. И. Рабинович, В. А. Каргин, Б. В. Дерягин и др. создали теории коагуляции золей (см.).

С 20-х гг. К. х. введена как самостоятельный курс в хим. вузах или в виде специальных глав курса физ. химии — в мед., с.-х., пищевых, хим.-технол. и других вузах СССР.

Научные исследования по К. х. проводятся в специальных лабораториях и ин-тах, в СССР — в Физическом ин-те АН СССР, Ин-те физической химии АН СССР, Ин-те коллоидной химии и химии воды АН УССР и в академиях наук союзных республик, отраслевых НИИ и на кафедрах К. х. и физической К. х. вузов и ун-тов.

Библиография: Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии, М., 1975; Думайский А. В. Развитие отечественной коллоидной химии, Киев, 1952; Пасынский А. Г. Коллоидная химия, М., 1968, библиогр.; Писаренко А. П., Поспелова К. А. и Яковлев А. Г. Курс коллоидной химии, М., 1969; Развитие физической химии в СССР, под ред. Я. И. Герасимова, с. 239, М., 1967, библиогр.; Тюдзе Р. и Каваи Т. Физическая химия полимеров, пер. с японск., М., 1977; Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии, Л., 1974.

И. Н. Путилова.