Коллоидная химия определяется как физикохимия дисперсных систем и поверхностных явлений

Дисперсные системы – это системы, в которых одно вещество в виде частиц различной величины распределено в другом веществе. Среда, в которой находится раздробленное (диспергированное) вещество, называется дисперсионной средой, а раздробленное вещество в виде частиц разных размеров – дисперсной фазой.

Степень дисперсности – это степень раздробленности частиц. Своеобразие коллоидных систем связано с особым состоянием вещества в определенной степени дисперсности. Диаметр частицы 10^-9 – 10^{-7 м. Эти системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами (диаметр частиц 10-7} – 10^{-5 м) и истинными растворами (диаметр частиц < 10-9 м).}

Если коллоидные частицы находятся в жидкой среде, то такие системы обычно называют коллоидными растворами или золями. Было установлено, что свойства коллоидных систем зависят не только от размеров частиц, но и в гораздо большей мере, от наличия поверхностей раздела со значительной свободной поверхностной энергией.

Коллоидным системам свойственна агрегативная неустойчивость, т.е. возможность их слипания (коагуляция) и оседания частиц под действием силы тяжести (седиментация). Повышение устойчивости коллоидных систем достигается за счет адсорбции ионов или молекул на частицах дисперсной фазы.

Коллоидные системы могут быть лиофобными или растворами ВМС (высокомолекулярными соединениями), которые ранее назывались лиофильными коллоидами.

Лиофобные коллоидные системы характеризуются либо отсутствием взаимодействия, либо слабым взаимодействием дисперсной фазы и дисперсионной среды.

К растворам ВМС относятся системы, образованные самопроизвольно благодаря сильному взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Для лиофобных частиц характерной структурной единицей является мицелла, представляющая собой сложный многокомпонентный агрегат с переменным числом адсорбированных ионов или молекул. Растворы ВМС представляют собой истинные растворы.

Поскольку коллоидные системы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами (молекулярно и ионно-дисперсионными системами), то лиофобные коллоиды можно получить методами конденсации и дисперсионными методами. В свою очередь каждый из этих методов может быть химическим и физическим.

В отдельную группу может быть выделен метод получения коллоидных растворов с помощью пептизации.

Строение мицеллы может быть рассмотрено только в первом приближении. Если исключить влияние растворителя, то при сливании сильно разбавленных растворов, например AgNO₃ и KI (избыток), образование мицеллы можно представить следующей схемой

AgNO₃ + KI (избыток) = AgI ↓ + KNO₃

Элементарная коллоидная частица-мицелла содержат ядро, представляющее нерастворимое в данной среде вещество, образующее ядро частицы. В данном случае это AgI. Поверхность ядра обладает запасом свободной энергии и избирательно адсорбирует ионы вещества, находящегося в избытке, общие с ядром, т.е. с труднорастворимым соединением. В приведенном примере в избытке взят KI. Ядро представлено AgI. Следовательно, общими между ними ионами являются ионы йода, которые и адсорбируются на поверхности ядра. Ионы, создающие заряд на поверхности ядра, называются потенциалопределяющими ионами (ПОИ). Агрегат из ядра с адсорбированными ионами начинает притягивать к себе ионы электролита, находящегося в избытке, имеющие по отношению к нему противоположный знак (противоионы). Часть противоионов (ПИ) прочно притягивается к агрегату, образуя адсорбционный слой. Вся эта частица называется гранулой. Таким образом, гранула характеризуется двойным электрическим слоем, состоящим из потенциалопределяющих ионов. Те противоионы, которые не входят в двойной электрический слой и находятся в дисперсионной среде на более далеком расстоянии от ядра, образуют так называемый диффузный слой. Состав мицеллы в данном случае схематически можно представить следующим образом:

└───┘└┘

ядро ПОИ ПИ

└─────┘

агрегат

└────────────┘

гранула

└─────────────────┘

мицелла

Потенциалопределяющие ионы (ПОИ) придают грануле отрицательный заряд, т.к. > .