Колоїди і колоїдні розчини

Молекулярний, істинний розчин Міцелярний, колоїдний розчин (золь)

Міцели — це скупчення правильно розміщених молекул, що утри¬муються переважно дисперсійними силами.

Утворення міцел є характерним для водних розчинів миючих ре¬човин (наприклад, мил — лужних солей вищих жирних кислот) і де¬яких органічних барвників з великими молекулами; в інших середови¬щах, наприклад в етиловому спирті, ці речовини розчиняються з утво¬ренням молекулярних розчинів.

1Дифільними називають молекули, які складаються з вуглеводнево¬го радикалу, що має спорідненість до неполярних розчинників, і гідрофільної (по¬лярної) групи, що має спорідненість до води.III тип — молекулярні коло їди. їх називають також оборотними, або ліофільними (від грецького «філіо» — люблю), ко¬лоїдами. До них належать природні і синтетичні Високомолекулярні речовини з молекулярною масою від десяти тисяч до кількох мільйо¬нів1. Молекули цих речовин мають розміри колоїдних часточок, тому такі молекули називають макромолекулами.

Розбавлені розчини високомолекулярних сполук — це істинні, гомогенні розчини, які в разі граничного розбавляння підлягають за¬гальним законам розбавлених розчинів. Розчини високомолекулярних сполук можна приготувати також з високою масовою концентрацією — до десяти і більше процентів. Але мольна концентрація таких розчинів мала внаслідок великої молекулярної маси розчиненої речовини. Так, 10%-ний розчин речовини з молекулярною масою 100 000 є приблизно 0,0011 М розчином.

Для того щоб дістати розчини молекулярних колоїдів, досить при¬вести суху речовину в контакт з відповідним розчинником. Неполярні макромолекули розчиняються у вуглеводнях (наприклад, каучуки — в бензолі), а полярні макромолекули — в полярних розчинниках (на¬приклад, деякі білки у воді і водних розчинах солей). Речовини цього типу назвали оборотними колоїдами тому, що після випаровування їх розчинів і добавляння нової порції розчинника сухий залишок знову переходить у розчин. Назва ліофільні колоїди виникла з припу¬щення (як виявилося, помилкового), що сильна взаємодія з середо¬вищем зумовлює відмінність їх від ліофобних колоїдів.

Розчинення макромолекулярних колоїдів проходить через стадію набухання, яка є характерною якісною особливістю речовин цього типу. При набуханні молекули розчинника проникають у твер¬дий полімер і розсувають макромолекули, які внаслідок свого великого розміру повільно дифундують у розчин, що зовні виявляється у збільшенні об'єму полімеру. Набухання може бути необмеженим, коли кінцевим його наслідком е перехід полімера у .розчин, і обмеже¬ним, якщо набухання не доходить до розчинення полімера. Обмежено набухають звичайно полімери з особливою, «тривимірною» струк¬турою, яка відзначається тим, що атоми всієї речовини сполучені ва¬лентними зв'язками. Хімічна модифікація полімерів за допомогою «зшивання» їхніх макромолекул з метою зменшення набухання полі¬мера є важливою стадією в технології виробництва багатьох матеріалів (чинення сиром'ятної шкіри, вулканізація каучуку при перетворенні його в гуму).

Розчини високомолекулярних сполук мають значну в'язкість, яка швидко зростає із збільшенням концентрації розчинів. Підвищення концентрації макромолекулярних розчинів, добавляння речовин, що знижують розчинність полімера, і, часто, зниження температури при¬водять до драгління, тобто перетворення сильно в'язкого, але текучого розчину в твердоподібні драглі, що зберігають форму. Розчини полі¬мерів з сильно витягнутими макромолекулами драгліють при неве¬ликій концентрації розчину. Так, желатин і агар-агар утворюють

1 Про природні і синтетичні Високомолекулярні сполуки і полімери драглі і гелі в 0,2—1,0% розчинах. Висушені драглі можуть знову набухати (істотна відміна .від гелів).

Драгління є важливою стадією виготовлення волокнистих матеріалів з роз¬чинів полімерів. Властивості розчинів високомолекулярних сполук з підвищен¬ням їхньої концентрації дедалі більше відрізняються від властивостей розчинів низькомолекулярних сполук. Це відбувається внаслідок взаємодії одна з одною ок¬ремих макромолекул, що приводить до утворення надмолекулярних структур, які дуже впливають на якості виробів (волокон, пластмас) з полімерів.

Високомолекулярні сполуки, як і будь-які інші речовини, за відповідних умов можна добути у високодисперсному — колоїдному стані. Такі дисперсії полімерів

у рідинах, що їх не розчиняють, здебільшо¬го у воді, називають латексами. Час¬точки дисперсної фази. латексів мають фор¬му, близьку до сферичної, і розміри поряд¬ку 10—100 нм.