Коллоидтық химияның анықтамасы, негізгі мәселелері мен бағыттары. Коллоидтық химияның дамуына қысқаша шолу

Дисперстілік дәрежесі коллоидтық бөлшектерге сәйкес келетін жүйелерді коллоидтық химияда кірнелер (зольдер) деп атайды. Дисперсиялық орта газ болған жағдайда оларды-аэрокірнелер деп атайды, егер сұйықтық болса лиокірнелер деп атайды. (Грекше лиос – сұйықтық) сұйықтықтың табиғаттына байланысты лиокірнелер – гидрокірне, алкокірне, этерокірне, бензокірнелер болып бөлінеді (оларға сәйкес дисперсиялық орта – су, спирт, эфир, бензол). Егер коллоидтық жүйенің дисперсиялық ортасы органикалық сұйықтық болса, онда оларды органокірнелер деп жалпы атай береді. Дисперстік фаза қатты, ал дисперсиялық ортасы сұйық болып келген микрогетерогендік жүйелерді жүзгіндер (суспензиялар)деп атайды.

Во. Оствальдтің осы классификациясын Зигмонди дисперсиялық ортаның агрегаттық күйіне байланысты үш-ақ топқа бөлді. Сұйық, газ және қатты ортадан тұратын жүйелер. Бұларды қысқаша лиокірнелер, аэрокірнелер және солидо (иә криокірнелер) деп те атайды.

Дисперстік фаза мен дисперсиялық ортаның әрекеттесу сипаты  немесе дисперстік жүйелердің термодинамикалық тұрақтылығы бойынша жіктеу

Бұл жіктеу дисперсиялық орта сұйықтық болғанда ғана қолданылады. Жәйлап сұйықтықты (ұшырған) кептірген кезде қалған құрғақ қалдықтың таза дисперсиялық ортада еру ерімеуіне байланысты Зигмонди коллоидтық жүйелерді жүйелерді 2 топқа бөлді. Құрғақ қалдық дисперсиялық ортада өздіген еріп диспергіленбесе оны қайтымсыз деп, ал егер құрғақ қалдық дисперсиялық ортада алдымен ісініп, кейіннен өздігінен еріп кетсе, оны қайтымды жүйелер деп атады. Қайтымсыз жүйелерге металдардың кірнелері, АgJ гидрокірнесі т.б. жатады, ал қайтымды жүйелерге желатиннің судағы, каучуктің бензолдағы ерітінділері жатады. Фрейндлих ойы бойынша коллоидтық жүйенің қайтымды, иә қайтымсыз болуы сол жүйені түзетін дисперстік фаза мен дисперсиялық ортаның әрекеттесу қабілеттіліктеріне байланысты. Қайтымды жүйенің дисперстік фазасы молекулалық түрде дисперсиялық ортамен әрекеттеседі, сондықтанда онда ериді. Осыған байланысы бұндай коллоидтық жүйені Фрейндлих лиофильдік коллоидтық жүйе деп атады (грекше лиос – сұйық, фило – ұнатамын).

Лиофильдік жүйелер – термодинамикалық тұрақты жүйелер. Олар өз бетімен түзіледі, түзілу кезінде жүйенің еркін (Гиббс) энергиясы азаяды, яғни . Мұндай жүйелерге бетті-активтік заттардың мицеллярлық ерітінділері, үлкен молекулалық қосылыстардың ерітінділері және бентонит сазбалшықтарының жүзгіндері жатады. Оларға агрегаттық тұрақтылық тән болады.

Қайтымсыз коллоидтық жүйенің дисперстік фазасы ортамен әрекеттеспегендіктен онда ерімейді. Оларды Фрейндлих лиофобтық жүйелер деп атады (фобо –  ұнатпайтын). Лиофобтық жүйелер – термодинамикалық тұрақсыз жүйелер. Олар ұзақ өмір сүре алмайды. Оларға жүзгіндер , майғындар , көбіктер және т.б. жатады. Лиофобтық жүйелерді тұрақтандыру үшін оларға тұрақтандырғыштар (стабилизаторлар) қосады. Мысалы тұрақтандырғыш рөлін электролиттер, бетті-активтік заттар, үлкен молекулалық қосылыстар және т.б. заттар атқарады. Егер дисперсиялық орта су болатын болса, онда аталған жүйелер жоғарғы терминдерге сәйкес гидрофильдік және гидрофобтық коллоидтық жүйелер деп аталынады. Зигмонди мен Фрейндлих үлкен молекулалық заттардың ерітінділерін де коллоид деп қарастырған болатын. Сондықтан бұл жіктеу тек коллоидтық жүйе емес, коллоидтық жүйеге сәйкес келетін ҮМҚ, яғни полимерлердің ерітінділерін де қамтиды.

 Дисперстік  фаза бөлшектерінің өзара әрекеттесу  сипаты  немесе дисперстік фазаның  кинетикалық қасиеті бойынша  жіктеу

Бұл жіктеу бойынша дисперстік жүйелер дербес (бос) дисперстік және байланысқан дисперстік жүйелер болып екіге бөлінеді. Дербес дисперстік жүйелерге бөлшектер арасында байланыс болмайтын, броун қозғалысы, иә салмақ күші бойынша дисперстік ортада тәуелсіз қозғалатын құрылымсыз жүйелер жатады. Бұндай жүйелер қозғау күшіне кедергі жасамайды, аққыштық т.б. сұйыққа тән қасиеттер көрсетеді. Оларға мысалы, лиокірнелер өте сұйылтылған жүзгіндер мен майғындар, аэрокірнелер жатады.

Байланысқан дисперстік жүйелерде бөлшектер өзара молекулалық күштер бойынша байланысқан. Олар дисперсиялық ортада өздеріне тән кеңістік тор/құрылым/ түзеді. Сол себептен олардың жылжуы қиынға соғып, олар тек тербелісті қозғалыста болады. Бұларға концентрлі жүзгіндер мен майғындар жатады. Олар жартылай қатты дененің қасиеттеріндей қасиет көрсетеді. Бірақ оларды дисперсиялық ортасы қатты дене боп келетін жүйелермен шатыстырмау керек. Бұл соңғы жағдайда бөлшектер бір біріне салыстырмалы түрде қозғалмайды, бірақ бұның себебі дисперсиялық ортаның тұтқырлығының өте жоғары болуына байланысты. Бұл соңғы жіктеу тек коллоидтық немесе дисперстік жүйелерге ғана емес ҮМҚ ерітінділеріне де қолданылады.