Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Гели, особенно те, что возникают из гидрофильных коллоидов, с течением времени легко теряют воду (дисперсионную среду), т. е. под вергаются дегидратации. Богатые водой гидрогели в момент возникновения обладают почти жидкой консистенцией. По мере испарения дисперсионной среды при стоянии на воздухе, они становятся более упругими и, наконец, твердыми и хрупкими. Однако полностью вода может быть удалена лишь путем прокаливания.
Некоторые гели при прибавлении дисперсионной среды способны не только набухать (подобно желатине), но и вновь переходить в золь. Этот процесс превращения гелей в золи называется пептизацией. Такие гели носят название обратимых и широко представлены среди органического мира. Зато почти все неорганические коллоидные образования принадлежат к числу необратимых, т. е. не переходящих в золь, гелей.
Явление адсорбции в гелях, разумеется, сохраняет свое значение. При этом во многих случаях имеет место селективная, т. е. избирательная, адсорбция. Так, например, глинистые вещества обладают способностью адсорбировать преимущественно катионы калия и радиоактивных элементов, а гель двуокиси марганца — катионы Ba, U, К (но не адсорбирует анионов) и т. д.
Таким образом, коллоиды, как мы видели, существенно отличаются по своим свойствам как от истинных растворов, так и от грубодисперс-5*
ных систем (с частицами более крупными, чем 100 пцх). В коллоидах на первое место выступают не векториальные свойства кристаллических решеток, не силы химического сродства, а, как было указано, огромная поверхностная энергия и связанные с ней электрические силы. Тем не менее между коллоидными и истинными растворами имеются постепенные переходы точно так же, как существуют постепенные переходы и к грубым дисперсиям.
Вольфганг Оствальд дает следующую схему дисперсных систем:
Дисперсные системы
I
Грубые дисперсии
Возрастающая степень дисперсности Частицы > 100 mij. от 100 до 1 т;л < 1 гп|х
Эта схема одинаково должна быть отнесена как к жидким, так и к твердым системам.
В настоящее время точно установлено, что «коллоидное состояние есть общее состояние материи» (Вейнмарн т. е. любое вещество может быть получено в виде коллоида. Коллоиды могут образоваться при самых различных температурах и давлениях и в самых разнообразных условиях.
С строго теоретической точки зрения, как будет сказано ниже, коллоиды не могут рассматриваться как самостоятельные особые минералы, так как они представляют собой по существу механические смеси различных веществ (дисперсной фазы и дисперсионной среды). Однако по чисто внешним признакам, т. е. макроскопически, они совершенно не отличимы от типичных минералов. Не удается установить различий между ними и путем доступных нам микроскопических методов исследования. Поэтому в курсах описательной минералогии коллоидные образования условно рассматриваются наряду с типичными минералами.
Раньше твердые коллоиды (гели) относились к числу аморфных минералов, поскольку они не наблюдаются в виде явно кристаллических образований (если не принимать во внимание кристаллозоли). Однако рентгенометрические исследования этих веществ часто показывают, что они представляют собой скрытокристаллические вещества и поэтому не могут относиться к типичным аморфным гомогенным телам, несмотря на то, что внешне очень похожи на них.
О перекристаллизации гелей. Установлено, что гидрогели, образующиеся в результате коагуляции, с течением времени подвергаются старению, т. е. постепенному изменению их состава и строения. Это изменение прежде всего выражается в том, что вещество постепенно теряет воду, т. е. подвергается дегидратации (обезвоживанию).
Таковы, например, широко распространенные в природе гидрогели кремнезема — опалы. Богатые водой гидрогели кремнезема имеют консистенцию полужидких масс — студней. При постепенной потере воды они становятся все более и более твердыми, стекловидными или полуматовыми в изломе. Именно так выглядят встречающиеся в природе
1 См. его статью в Зап. Горного института, т. I, вып. 4, СПб., 1908.
опалы, в большинстве случаев бедные водой. Эти образования характеризуются не заметной на-глаз и под микроскопом тончайшей пористостью, которая может быть установлена лишь при окрашивании их какими-либо органическими веществами. Остающаяся в них вода может быть удалена лишь при нагревании.
В случае сильного проявления дегидратации в богатых водой гелях возникает заметная на-глаз пористость, а иногда наблюдается сморщивание массы или появление характерных трещин усыхания в виде сеток, подобно тому, как это часто бывает при высыхании грязи в лужах.
Исследование типичных твердых и полутвердых гелей с помощью рентгеновских лучей методом Дебая-Шерера показывает, что многие из них не дают интерференционных полос, тогда как состарившиеся коллоидные образования обнаруживают явно кристаллическое строение вещества. В ряде случаев в этом можно убедиться и при изучении таких гелей под микроскопом. Таковы, например, многие сталактитовые образования углекислого кальция. На месте опалов (твердых гидрогелей кремнезема) в результате перекристаллизации образуются скрыт окристаллические агрегаты безводного халцедона или кварца. Примерами могут служить кремни и агаты. Гели, перешедшие в кристаллически-зернистые агрегаты, получили название метаколлои-д о б (бывших коллоидов).