Вестник Знания (N5 1928)
Шрифт:
Коллоидная химия нарисовала нам действительную картину. Она показала, что многое в природе и во всем том, что нас окружает, построено из частиц материи, значительно больших чем молекулы и атомы, и обладающих особенными, им только присущими свойствами. Вот их то и можно назвать кирпичами здания природы и, если позволительно углубить эту аналогию, то атомы и молекулы явятся здесь теми песчинками и частицами глины, из которых эти кирпичики сформированы.
Указанные частицы, названные коллоидными (от лат. слова "соllа"-клей), образуют мускульные ткани животных (миозин и коллаген), кожу их, серум крови (фибогрсн и др:), белок и желток яйца (альбумины и вителлин), жиры и белки молока (казеин и лактальбумин); хлебные злаки (растительный белок, крахмал и целлюлоза), шелк (фиброген) древесину (целлюлоза), краски, ткани для одежды, почвы; многие горные породы, минералы, драгоценные камни, жемчуг, перламутр, многие металлические сплавы и еще очень многое, о чем в короткой статье не расскажешь. По и этот
Не нужно думать, что коллоиды - коллоидные частицы есть что-то новое и имеющее место только в лабораториях. Нет, это все наши старые знакомые, с которыми мы повседневно встречаемся. Вставая утром с постели, вы идете умываться и пользуетесь мылом, которое есть не что иное, как коллоидная система из солей жирных кислот; пена, которая получается при намыливании, тоже есть коллоидная система из коллоидных частиц жирных кислот, воды и воздуха, а самый процесс вымывания есть процесс коллоидный (объяснение- которого мы дадим в дальнейшем). После умывания, вы принимаетесь за чай или кофе; и то, и другое суть типичные коллоиды, распределенные в воде; они подчиняются всем правилам, установленным коллоидной химией для подобных частиц материи. Хлеб, 2 масло, сыр, колбаса и почти все питательные продукты, которые вы употребляете за чаем, состоят из тех же коллоидных частиц и поступают так, как и полагается всякой коллоидной системе. Отправляясь на работу; вы одеваетесь - в построенное из коллоидных частиц платье,- а- на работе обрабатываете металлы стальными резцами, состоящими из коллоидальной смеси железа и углерода, или точите изделия из- дерева, созданного из коллоида-целлюлозы, или пишете коллоидальными чернилами ко бумаге, сделанной из коллоидного материала. Можно итти дальше в описании рабочего дня человека и доказать, что он всюду сталкивается с коллоидами.
Из сказанного, однако, не следует заключать, что все в природе построено из коллоидных частиц. Нередко мы можем встретить физические тела-кристаллоиды, организованные непосредственно из молекул и атомов. Но роль их в жизни и быту; конечно, менее значительна, нежели роль коллоидов. VU.)
Как же отличить коллоиды от кристаллоидов? Коллоидохимки имеют для этого очень много методов, но наиболее старый способ - способ фильтрации растворов коллоидов через животные перепонки (пергамент и др.) остался и до сих пор очень надежным. При фильтровании крупные коллоидные частицы не проходят через мелкие поры перепонки, тогда как маленькие
молекулы кристаллоидного вещества легко через них проникают.
Казалось бы, микроскопом можно было бы обнаружить мельчайшие частицы. Но в том то и дело, что величина коллоидных частиц лежит как раз но средине между размерами молекул и атомов (которые для нас всегда останутся невидимыми) и величиною, обнаруживаемою наиболее совершенным микроскопом (0,001 мм). К счастью, коллоидная химия получила в свои руки могучее орудие - ультра-микроскоп, изобретенный немецким ученым Зигмонди. Принцип этого прибора можно понять 'по рис. 1. Стеклянный сосудик с раствором коллоида (напр. водной окиси железа или металлического золота или серебра) помещается на столик хорошего микроскопа и освещается сбоку узким пучком интенсивного света так, что часть раствора находится в фокусе собирательного стекла, поставленного между источником света и сосудиком. При этом в поле микроскопа мы увидим прекрасную картину: блестящие точки беспорядочно двигаются в темной массе раствора. Характер движения этих точек приближается к характеру общеизвестного броуновского движения. Разница здесь по существу - в броуновском движении мы видим самые движущиеся частицы, здесь же нами наблюдаются не коллоидные частицы, а дифракционные кольца, вызванные каждой из них.
Наконец, очень простой способ, воспроизводимый во всякой, даже домашней обстановке, заключается в реализации так называемого эффекта Типдаля. Если взять, напр. слабый раствор желатины (очень характерного коллоида) в воде и в темной комнате пропустить через него узкий пучек света, то лучи, встречая на своем пути сравнительно крупные коллоидные частицы, рассеиваются, почему мы ясно видим резко очерченную часть раствора, в которую проникает свет. Это явление подобно тому, как освещаются пылинки в воздухе в комнате с закрытыми ставнями, через щели которых проникают пучки света. И здесь коллоидное явление, т. к. пылинки (коль скоро они достаточно малы) могут быть названы коллоидными частицами. Одинаковый эффект имеет место и в случае растворов других коллоидов.
Из свойств коллоидов особенно большое значение имеет их чрезвычайная изменчивость. Они постоянно находятся в движении и постоянно изменяются, очень чутко отвечая на каждое внешнее воздействие. Эта изменчивость, вероятно, и сделала их теми необходимыми элементами животного и растительного организма, механизма, как известно очень чувствительного и изменчивого. Состояние коллоида, характеризующееся в довольно равномерном и устойчивом распределении в объеме растворителя (чаще всего воды) называется золем, когда же коллоидные частицы под влиянием какого-либо фактора собираются в более или менее крупные образования и обычно выпадают (коагулируют) в виде осадка или образуют достаточно плотный студень, тогда они носят название
Большой интерес имеет также явление набухания студеей(напр. студня желатины, крахмала); это явление соответствует, вообще говоря, явлению перехода геля в золь,-разница лишь в том. что частицы коллоида не распределяются в объеме растворителя, а поглощают его. Изучению вопроса о набухании посвящено очень много исследовании.
Благодаря своим малым размерам, коллоидные частицы, сохраняя присущее им в микроскопическом виде свойства, развивают в максимальной степени свойство поглощения своими поверхностями различных веществ. Явление поглощения,
Рис 1. Схема установки ультра-микроскопа для исследования коллоидальных растворов.
Называемое адсорбцией, характеризуется тем, что поглощаемое вещество (напр. краска) прилипает к поверхности поглотителя (ткани) и, попятно, чем больше поверхность поглотителя, тем больше эффект поглощения (адсорбции). Поэтому то выводы коллоидной химии стали играть громадную роль в технике крашения: как ткани, так и краски почти без исключения образованы из коллоидных частиц. Из приведенных примеров мы видим, как близки объекты коллоидной химии к домашнему быту. И, выполняя принципы НОБ'а, мы должны сделать и коллоидную химию столь же близкою нам, сколь близки нам ее объекты. В самом деле, начиная с процесса стирки белья и кончая процессом приготовлением сладкого торта, знание коллоидной химии дает возможность многое объяснить и рационально поступить в каждом отдельном случае. Еще ни одна наука так близко не подходила к вопросам быта, как коллоидная химия, и, конечно, прав был известный немецкий ученый проф. В. Оствальд, когда сказал, что …коллоидохимик в каждой умелой стряпухе должен приветствовать своего коллегу по специальности.
Теперь задачи приготовления пищи нашли уже себе место в науке, называемой "броматикой", и недалеко то время, когда поварское искусство превратится в поварскую науку.
Всем известно, что соленую рыбу люди предпочитают есть, запивая водой. Это становится понятным, когда мы посмотрим на дело с точки зрения коллоида. Рыба - почти сплошь образована из коллоидных материалов. Попадая в желудок, они начинают набухать, т. е. как уже было указано, переходить в более раздробленные формы; вода, вводимая в желудок, вымывает из соленых продуктов (рыбы) соли, т. к. соли препятствуют набуханию. Последнее же необходимо для удобоваримости.
При исследовании молока раньше обращали внимание лишь на количество белков, жира и сахара и др., входящих в состав молока. Теперь же громадное значение придают и тому состоянию, в котором находятся эти вещества. Белки, казеин и лактольбумин, находящиеся в молоке, являются в виде коллоидов: казеина, в виде очень нестойкого и после свертывания не возвращающегося к прежнему состоянию, лактальбумина, очень стойкого и обратимого коллоида. При этом лактальбумин играет роль "защитного" вещества по отношению к казеину: он обволакивает частицы казеина и этим самым сообщает ему свои стойкие свойства. Если в молоке мало лактальбумина, то молоко может еще до скисании свернуться. Мы знаем, что, подобно лактальбумину, желатина (и многие другие коллоидные вещества), весьма стойкий коллоид, может служить в качестве "защитного" коллоида; поэтому полезно бывает добавлять в молоко желатину. Но нужно при этом знать, что при сквашивании молоко с добавкой желатины не свернется, т. к. защитное" свойство желатины так велико, что образующиеся при сквашивании кислоты не могут свернуть (коагулировать) казеин молока. Точно также добавление соды в молоко препятствует свертыванию при скисании, хотя процессу (при этом сода нейтрализует кислоты) скисания не мешает. Соду добавляют и при приготовлении вегетарианских соусов, дабы молоко не коагулировало под влиянием плодовых кислот.