Краткая история развития коллоидной химии как науки

Краткая история развития коллоидной химии как науки

Как самостоятельная наука «Коллоидная химия» оформилась с выходом собственного печатного издания «Коллоидцайтшрифт», основанного немецким ученым В.Ф. Оствальдом в 1906 г. в г. Лейпциге, где он работал профессором Лейпцигского университета и одновременно директором основанного им Физико-химического института. К моменту выхода первого номера коллоидного журнала термин «коллоид» уже прочно вошел в обиход химиков. Этот термин ввел английский ученый Томас Грэм в 1861 г. В качестве критерия деления всех веществ на кристаллоиды и коллоиды Т. Грэм предложил использовать скорость их диффузии через пергаментную перепонку. Он считал, что если вещества быстро диффундируют и способны кристаллизоваться – это кристаллоиды, если они не диффундируют и не кристаллизуются – коллоиды.

При изучении коллоидов Т. Грэм обнаружил явления диализа и осмоса и ввел в науку эти термины.

Естественно, что к моменту введения в науку специального термина «коллоид» в результате трудов многих ученых было накоплено достаточно много сведений о том, что ряд веществ в определенных условиях создает системы, отличающиеся по свойствам от растворов. Так при изучении растворимости тройных комплексных солей и амальгамы платины русский химик А.А. Мусин-Пушкин в 1797 г. впервые открыл и описал золь ртути – классический пример коллоидной дисперсной системы. Гидрозоль золота описал еще знаменитый Глаубер, рекомендовавший его в медицинской практике под названием «истинного питьевого золота». В 1785 г. Т.Е. Ловиц, работавший в главной аптеке Петербурга, открыл явление адсорбции из раствора на угле и предложил использовать это явление для практических целей – применять уголь для очистки фармацевтических препаратов, воды, спирта и водки. Кроме того Т.Е. Ловиц выполнил ряд широких исследований растворов и обнаружил явления пересыщения и переохлаждения растворов, установил условия формирования новой фазы из растворов – выращивания кристаллов. Незадолго до исследований Ловица в 1777 г. К.В. Шееле одновременно с Ф. Фонтаной открыли явление адсорбции газов на угле. В 1809 г. профессор Московского университета Ф.Ф. Рейс опубликовал статью, в которой описал открытые в 1807 г. явления электрофореза и электроосмоса. В 30-х годах XIX века шведский химик И. Я. Берцелиус обратил внимание на особые свойства коллоидных «растворов» – неустойчивость и опалесценцию. В сороковые годы XIX века М. Фарадей получил ряд золей металлов и показал, что частицы в них остаются металлическими. В сороковые и пятидесятые годы 19-го столетия появился ряд статей, в которых не только констатировались особые свойства некоторых систем, отличающихся от растворов низкомолекулярных веществ, но и была сделана попытка объяснить эти свойства. Можно отметить работы профессора фармацевтической химии университета г. Болоньи (Италия) Ф. Сельми, который в 1851 г. описал свойства золей берлинской лазури, коллоидной серы и хлорида серебра.

В 1858 г. К. Нэгели ввел в науку термины «мицелла» и «мицеллярный раствор». Эти термины были использованы им для обозначения систем, образованных нестехиометрическими соединениями в водной среде.

Основная заслуга в становлении коллоидной химии как науки принадлежит Т. Грэму. Как уже отмечалось выше, именно этому ученому принадлежит идея введения термина «коллоид», производного от греческого слова «kolla», обозначающего «клей». Занимаясь изучением осмотического давления, Грэм изобрел прибор, который назвал диализатором. С помощью этого прибора он изучал осмотические свойства различных веществ в растворах, в том числе и растворов желатины. В 1861 г. он писал: «Так как желатина представляет собой особый тип веществ, было предложено обозначать вещества этого типа названием “коллоиды” и трактовать о такой форме агрегации, как о коллоидном состоянии материи. Противоположным коллоидному является кристаллическое состояние материи. Вещества, принадлежащие к данной форме состояния материи, следует обозначать названием кристаллоиды. Коллоиды представляют собой динамическое состояние материи, кристаллоиды – статическое». Жидкие коллоидные системы Грэм назвал золями и противопоставил золям полутвердые коллоидные образования – гели. В соответствии с представлениями Грэма кристаллоиды и коллоиды противопоставлялись как различные «миры» материи. Грэму принадлежит еще один термин – синерезис, который используется и сейчас для обозначения процесса самопроизвольного сжатия геля с уменьшением его объема и выделением жидкой свободной фазы.

В различных лабораториях начались исследования получения и изучения свойств разнообразных коллоидных систем. Среди исследователей того времени следует отметить русского химика профессора Киевского университета И.Г. Борщева, выступившего в 1869 г. с обстоятельным разбором природы коллоидных систем. Борщев не признавал резкого разграничения веществ на коллоиды и кристаллоиды, а полагал, что в зависимости от условий кристаллизации коллоидные системы могут быть образованы и кристаллическими веществами. Взгляды Борщева нашли подтверждение в позднейших экспериментальных исследованиях, особенно при развитии электронографического и рентгенографического методов структурного анализа.