ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -
კოლოდიური ქიმია
კოლოიდური ქიმია (ძველი ბერძნული κόλλα - წებო) არის მეცნიერება დისპერსიული სისტემებისა და ზედაპირული ფენომენების შესახებ, რომლებიც წარმოიქმნება ინტერფეისზე. სწავლობს ადჰეზიას, ადსორბციას, დამსველებას, კოაგულაციას, ელექტრო-ზედაპირის მოვლენებს დისპერსიულ სისტემებში. ავითარებს სამშენებლო მასალების ტექნოლოგიებს, ქანების ბურღვას, სოლ-გელის ტექნოლოგიებს. ფუნდამენტურ როლს თამაშობს თანამედროვე ნანოტექნოლოგიაში, მედიცინაში, ბიოლოგიაში, გეოლოგიაში, ნედლეულის, საკვები პროდუქტებისა და სხვადასხვა დანიშნულების საქონლის წარმოების ტექნოლოგიაში.
თანამედროვე კოლოიდური ქიმია არის მეცნიერება ქიმიის, ფიზიკისა და ბიოლოგიის კვეთაზე. კოლოიდური ქიმიის განსაკუთრებულ ინტერდისციპლინურ პოზიციას ხაზს უსვამს ის ფაქტი, რომ ინგლისურენოვან ლიტერატურაში ხშირად გამოიყენება სახელები „კოლოიდური მეცნიერება“ ან „ინტერფეისის მეცნიერება“.
კოლოიდური ქიმიის ისტორია
კოლოიდურ ქიმიას, როგორც მეცნიერებას, აქვს მოკლე ისტორია, მაგრამ ადამიანები უძველესი დროიდან იყენებდნენ კოლოიდური სისტემების თვისებებს და კოლოიდური ქიმიურ პროცესებს. ეს არის, მაგალითად, ხელნაკეთობები, როგორიცაა საღებავების, კერამიკის, მინანქრების, დაწნული სელის, ბამბის, მატყლის და ტყავის სათრიმლავი დამზადება.
მე-18 საუკუნიდან გაჩნდა ინდივიდუალური კვლევების აღწერილობები, რომლებიც მოგვიანებით შეიტანეს კოლოიდური ქიმიის შესაბამის განყოფილებებში. ეს მოიცავს M.V. Lomonosov-ის მუშაობას კრისტალიზაციისა და ფერადი ჭიქების წარმოებაზე ლითონის დისპერსიების გამოყენებით (1745-1755). 1777 წელს კ.შელემ და ფ.ფონტანამ დამოუკიდებლად აღმოაჩინეს ნახშირის მიერ გაზის ადსორბციის ფენომენი. 1785 წელს ტ.ე.ლოვიცმა აღმოაჩინა ხსნარებიდან ადსორბციის ფენომენი. პ. ლაპლასმა 1806 წელს მიიღო პირველი რაოდენობრივი კავშირი კაპილარული წნევისთვის. 1808 წელს F.F. Reiss-მა, ჩაატარა ექსპერიმენტები ვოლტას ელემენტთან, აღმოაჩინა ელექტროფორეზისა და ელექტროოსმოსის ფენომენები.
კოლოიდური სისტემების ზოგიერთი ადრეული კვლევა ჩაატარა იტალიელმა ფ. სელმამ 1845 წელს. მან შეისწავლა სისტემები, რომლებიც შედგებოდა ვერცხლის ქლორიდის, გოგირდის და პრუსიული ლურჯისგან, რომლებიც განაწილებულია წყლის მოცულობაში. სელმის მიერ მიღებული ეს სისტემები ძალიან ჰგავს ნამდვილ ხსნარებს, მაგრამ სელმის სჯეროდა, რომ არც მის მიერ შესწავლილი ნივთიერებები და არც სხვა მსგავსი ნივთიერებები არ შეიძლება იყოს წყალში იმავე პატარა ნაწილაკების სახით, რაც წარმოიქმნება ნამდვილ ხსნარებში, ანუ ცალკეული მოლეკულების ან იონების ფორმა.
სელმასთან დაახლოებული შეხედულებები გამოთქვა კ. ნაეგელმა, რომელიც თვლიდა, რომ ასეთ სისტემებში გოგირდის, ვერცხლის ქლორიდის და სხვა ნივთიერებების ნაწილაკები ცალკეულ მოლეკულებზე დიდი აგრეგატებია. პოლიმოლეკულური აგრეგატებისთვის მან შემოიტანა "მიცელის" კონცეფცია. მიცელების შემცველი სისტემების გამოსარჩევად ხსნარებისგან, სადაც გამხსნელი არის ცალკეული მოლეკულების სახით, ნეგელიმ მიცელის შემცველ სისტემებს „სოლსი“ უწოდა. ტერმინები "მიცელი" და "სოლ" საყოველთაოდ მიღებულია.
მ. ფარადეიმ 1857 წელს გამოიკვლია სისტემები, რომლებიც შეიცავს ოქროს მოცულობით წყალში, რომელიც ცნობილია ალქიმიკოსებისთვის, რომლებმაც მიიღეს ისინი ოქროს მარილების შემცირებით და დაარქვეს მათ სახელწოდება aurum potabile (ოქროს სასმელი). ოქროს სოლის ოპტიკური თვისებების შესწავლისას მ.ფარადეი მივიდა დასკვნამდე, რომ ისინი შეიცავდნენ ოქროს ძალიან მცირე ნაწილაკების სახით.
კოლოიდური ქიმიის ფუძემდებლად ითვლება ტ.გრეჰემი, რომელმაც XIX საუკუნის 60-იან წლებში ჩაატარა კოლოიდური სისტემების (სოლების) პირველი სისტემატური კვლევები. მან ასევე გამოიგონა ტერმინი "კოლოიდი". შემდგომში კოლოიდური ქიმია მოიცავდა ფიზიკისა და ქიმიის სხვა სფეროებში მიღებულ შედეგებს, ხოლო მე-19 საუკუნის ბოლოს და მე-20 საუკუნის დასაწყისში იგი ჩამოყალიბდა ქიმიის დამოუკიდებელ ფილიალში.
კაპილარობის მექანიკური თეორიის საფუძველზე, რომელიც მე-19 საუკუნის დასაწყისში შეიმუშავეს ტ. იანგმა და პ. ლაპლასმა და ზედაპირული ფენომენების თერმოდინამიკაზე, რომელიც შეიქმნა ჯ. გიბსის მიერ 1878 წელს, ჩამოყალიბდა კოლოიდური ქიმიის კვლევის ძირითადი მიმართულებები: ჰომოგენურ სისტემებში ახალი ფაზის ფორმირების პროცესების შესწავლა, კოლოიდური სისტემების თერმოდინამიკური მდგრადობა, ინტერფეისზე ადსორბციის რაოდენობრივი აღწერა. ელექტრული ორმაგი შრის სტრუქტურის შესახებ 1853 წელს გ.ჰელმჰოლცის მიერ შემუშავებულმა იდეებმა შესაძლებელი გახადა ელექტროკინეტიკური და ელექტროკაპილარული ფენომენების ახსნა. ჯ. რეილის მიერ სინათლის გაფანტვის თეორიის შექმნამ ხელი შეუწყო კოლოიდური სისტემების ოპტიკური თვისებების რაოდენობრივ შესწავლას. ჯ. პერინის, ტ. სვედბერგის და რ. ჟიგმონდის მიერ კოლოიდური ნაწილაკების ბრაუნის მოძრაობის შესწავლამ 1905 წელს ა. აინშტაინისა და მ. სმოლუჩოვსკის მიერ შემუშავებულ თეორიაზე დაყრდნობით შესაძლებელი გახადა მოლეკულების და არსებობის რეალობის დამტკიცება. მოლეკულური კინეტიკური ცნებების სისწორე. I. Langmuir-ის მიერ 1917 წელს შემოთავაზებული ადსორბციის კინეტიკური თეორიის საფუძველზე შემუშავდა მეთოდები მონომოლეკულურ შრეებში სურფაქტანტის მოლეკულების მდგომარეობის შესასწავლად. 1928 წელს P. A. Rebinder-მა აღმოაჩინა ადსორბციის დაქვეითება (Rebinder effect) და 40-50-იან წლებში, ამ მიმართულების განვითარებისა და დისპერსიულ სისტემებში სტრუქტურის ფორმირების შესწავლის საფუძველზე, შექმნა ფიზიკოქიმიური მექანიკა. კოლოიდური სისტემების სტაბილურობის ფიზიკური თეორია 1937 წელს შეიმუშავა B.V. Deryagin-მა L.D. Landau-სთან ერთად და დამოუკიდებლად E. Verwey-მ და J. Overbeck-მა (DLVO თეორია). დერიაგინმა გააცნოo იდეა თხევადი თხელი ფენების მოქმედების მექანიზმის შესახებ - დაშლილი წნევა.
ამჟამინდელი მდგომარეობა
თანამედროვე კოლოიდური ქიმიის ძირითადი მიმართულებები:
ზედაპირული ფენომენების თერმოდინამიკა.
სურფაქტანტის ადსორბციის შესწავლა.
დისპერსიული სისტემების ფორმირებისა და მდგრადობის, მათი მოლეკულურ-კინეტიკური, ოპტიკური და ელექტრული თვისებების შესწავლა.
დისპერსიული სტრუქტურების ფიზიკურ-ქიმიური მექანიკა.
დისპერსიულ სისტემებში მიმდინარე პროცესების თეორიისა და მოლეკულური მექანიზმების შემუშავება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების, ელექტრული მუხტების, მექანიკური გავლენის და ა.შ.
ვინაიდან მატერიის დისპერსიული მდგომარეობა უნივერსალურია და კოლოიდური ქიმიის შესწავლის ობიექტები ძალიან მრავალფეროვანია, კოლოიდური ქიმია მჭიდრო კავშირშია ფიზიკასთან, ბიოლოგიასთან, გეოლოგიასთან, ნიადაგის მეცნიერებასთან, მედიცინასთან და ა.შ.
არსებობს კოლოიდური ქიმიისა და წყლის ქიმიის ინსტიტუტი. A. V. Dumansky NASU (კიევი).
გამოდის სამეცნიერო „კოლოიდური ჟურნალი“
იხ.ვიდეო - Colloid & Interface Science Engineering Overview - CHEPS
Комментариев нет:
Отправить комментарий