TYGODNIK POPULARNY, POŚWIĘCONY NAUKOM! PRZYRODNICZYM.
PRENUMERATA „WSZECHŚWIATA".
W Warszawie! r o c z n ie r b . 8, k w a r ta ln ie r b . 2.
Z przesyłką pocztową r o c z n ie r b . 10, p ó łr . r b . 5.
PRENUMEROWAĆ MOŻNA:
W R e d a k c y i „ W sz e c h św ia ta " i w e w s z y s tk ic h k s ię g a r n ia c h w kraju i za g ra n icą .
R e d a k to r „ W s z e c h ś w ia ta '4 p r z y jm u je ze sp raw am i r e d a k c y jn e m i c o d z ie n n ie o d g o d z in y
6
d o 8 w ie c z o r e m w lo k a lu r e d a k c y i.A d r e s R e d a k c y i : W S P Ó L N A JsT°. 3 7 . T e le f o n u 8 3 -1 4 .
O R O Z T W O R A C H K O L O I D A L N Y C H .
(Odczyt m iany na posiedzeniu Polskiego Towa
rzy stw a imienia K opernika we Lw ow ie dnia 17 kw ietnia 1910 roku).
Ż y je m y w w iek u dw udziestym , k tó reg o fa n ta z y jn y obraz n a k re ś lił Bellami w swej niezw yk le zajm ującej powieści; żyjem y w w ie k u elektryczno ści, — s pa dk o b ie rcy i n a s tę p c y w ie k u pary.
Nie m iejsce z a sta n a w ia ć się n a d tem , czy owe fa n ta s ty c z n e obrazy Bellam ego ziszczą się kied y k o lw ie k ,—czy pokolenia przyszłe n a z w ą w iek nasz ok resem e le k try c z n o ś ci, lub ok rese m p ro m ie n io tw ó r
czości. J e d n o wszakże zdaje się być pe- wnem , że w iek nasz, w p o rów n an iu ze stu le c ia m i m inionem i, będzie wiekiem n ie z w y k le tw ó rcz y m , tw ó rcz y m n a wszel
k ic h polach p ra c y n a uko w ej i k u l t u r a l ne j,—w iek iem n ies ły c h a n ie w ojow niczym i zaborczym w s w y c h dążen iach do cał
ko w iteg o pod bo ju przy ro d y , do z u p e łn e go u ja r z m ie n ia jej sił i mocy. T y c h j e go cech z n a m ien n y c h dowodzi ju ż obec
nie n ie s ły c h a n ie szybki rozwój w s z y s t
kich gałęzi wiedzy ścisłej i sto so w an ej,—
dowodzi potężny rozrost p ra c y k u ltu r a l
nej.
Jeszcze nie minęło pierw sze dziesię
ciolecie tego w ieku dwudziestego, a już p rzyszły k ro n ik a rz dziejów k u l t u r y ,—tej najogólniejszej h isto ry i rod zaju lu d z k ie go,— będzie miał do zaznaczenia p o w s ta nie całego sz ere g u now ych odłam ów p r a cy ludzkiej, całego s z ere g u n o w ych g a łęzi wiedzy i tec h n ik i.
J e d n e m u z ty ch n o w on aro dzon ych dzia
łów wiedzy, ro z r a s ta ją c e m u się i potężnie
jąc e m u z dniem k a ż d y m odłamowi c h e mii, tra k t u ją c e m u o koloidach, a w ła ś c i
wie s ta n a c h ko loidalnych, p r ag n ą łb y m poświęcić słów kilka.
Że j e d n a k czas, k tó ry m rozporządzam , j e s t ograniczony, więc z konieczności w yrzec się m uszę z a m iaru p r z e d s ta w ie nia h isto ry i p o w s ta n ia i rozw oju tego ciekawego odłam u chemii, zrezy gno w ać muszę z chęci roztoczenia obrazu obec
nego s ta n u n a u k i o koloidach, — i o g ra niczyć się e le m en ta rn e m p rze d s ta w ie n ie m isto ty pojęcia koloidu, ilu s tru ją c owo po jęcie szeregiem o dpow iednich pokazów
i doświadczeń.
386 W S Z E C H Ś W I A T JSfo 25 P o c z ą tk i ch em ii koloidów n ie są z b y t
świeżej d a ty , — p o d w a lin y tej n a u k i p o łożył j u ż w la ta c h 1861 — 1864 ch em ik a n g ie lsk i Tom asz G ra h a m . U m y sł to był niezw y kły , rza d k o s p o ty k a n y ty p uc z o nego, k tó ry , nie tro szcząc się o p a n u ją c e k i e r u n k i i p o g ląd y n a u k o w e , w łasn em i chodził drogam i. W czasach p ierw sz y c h św ie tn y c h try u m fó w D a lto n o w sk ie j teo ry i atomowrej, w c z asa c h fo rm o w a n ia się z r ę bów chem ii o rg a n ic z n e j,— G ra h a m zw ró
cił w z ro k swój n a z a n ie d b a n ą , ig n o r o w a n ą dziedzinę z ja w is k fizyko-chem icznych.
W c z w a rty m d z ie s ią tk u u b ieg łe g o s t u lecia p o czy na s tu d y o w a ć d y iu z y ę gazów, b y n a s tę p n ie p rze jść do b a d a n ia zjaw isk dy fu zy i cieczy i roztw o ró w . Oznaczając sz y b k o ść d y f u z y i r o z tw o ró w przez błony g a la r e to w a te , p rz e z p ę c h e rz i p a p ie r p e r gam in o w y , z n a jd u je , że s u b s ta n c y e k r y staliczne j a k sole, k w a s y i inne z w iązk i m ineraln e p r z e n ik a ją owe b ło n y bardzo s z yb k o ,—n a to m ia s t s u b s ta n c y e b e z p o s ta ciowe, w ro d za ju k ro c h m a lu , b iałka, k le j u i i n n y c h im p o d ob n yc h, albo c a łk iem
nie d y fu n d u ją , lub też d y f u n d u ją n ie zm ie rn ie powoli. U o g ó ln iają c s p o s t r z e żenia te, G r a h a m w y g ł a s z a pog ląd , że w s z y s tk ie r o d za je m a te ry j p rzy ro d z o n y c h m ożna podzielić n a dw a za sa d n icz o ró żne ty p y , z je d n e j s t r o n y s u b s ta n c y e k r y s ta lic z n e , z d ru g ie j z aś s t r o n y s u b s ta n c y e k leiste, od colla— kleju, n a z w a n e p rz e z e ń koloidalnem i. W o d n e ro z tw o r y ow y c h s u b s ta n c y j k o lo id a ln y c h m ia n u je on hydrozolam i; alko holow e— alkoholozo- lami; g lic e ry n o w e — glicerozolam i i t. d.
N a jc ie k a w s z ą osobliw ość t y c h ro ztw o ró w kolo id a ln y c h ,— czyli zolów — s ta n o w i ich w łaściw ość z a m ie n ia n ia się pod w p ły w e m n iew ie lk ic h ilości e le k tro litó w n a g a l a r e t y — czyli żele. Tą d r o g ą z hydro zo ló w p o w s ta ją hyd ro żele, z alkoholozolów — alkoholożele i t. d.
W tej oto ko lb ie m a m y p rz e d so bą te go r o d z a ju hydrozol: ro ztw ó r w o d n y z w y kłego b ia łk a k u rze g o , k t ó r y za d o dan iem na sy co n e g o r o z tw o r u s ia r c z a n u a m ono
w ego s t r ą c a się w po s ta c i g a la r e t o w a t y c h k łaczków , p r z e d s t a w ia j ą c y c h h y d ro - żel białka.
Ta s p ra w a śc in a n ia się, czyli ko agula- cyi hydrozolów n a s tę p u je n ieporów nanie efektow niej w p r z y p a d k u koloidalnego ro z tw o ru siarczku a rsen aw eg o. Żółty, zu
pełnie p rz e z ro cz y sty r o z tw ó r tego związ
ku, ro ztw ó r przech od zący bez zm iany przez sączki z b ib u ły ,—w y tw a r z a za do
daniem na jm niejszych ilości k w asów lub soli obfity osad k łaczk ow aty, dający się z łatw o śc ią odsączyć od bezb arw nego płynu.
K lasyczne b a d an ia G ra h a m a n a d kolo
idam i, nad ich is to tą i zachow aniem się nie pobudziły w sp ółczesny ch do ż y w sz e go z a in te re s o w a n ia się tem i n a d w y ia z cie k a w e m i su b s ta n c y a m i. Najczęściej z b y wano owe b a d a n ia m ilczeniem , lub po- b ieżn em i w z m ia n k a m i,— sa m y c h zaś k o loidów unikano j a k n a j s ta r a n n i e j, obaw ia
j ą c się z e tk n ą ć z n iem i n a gru ncie do
św iadczalny m . Obawiano się zaś d l a t e go, że, w p rze c iw ie ń stw ie do k ry sta lo - idów, m anip u lo w a n ie z koloidam i j e s t niezm iernie tru d n e i uciążliwe, zwłaszcza t r u d n e m j e s t o trz y m y w a n ie ty c h s u b s ta n c y j w s ta n ie w zg lędnej czystości i jednorodności.
Dopiero przed la ty mniej więcej d w u dz ie stu poczęto się nieco żywiej in te r e sow ać koloidami, a od ro k u 1902 — 1903 n a ową z a n ie d b a n ą n iw ę koloidów r z u ciły się n a ra z całe legiony b a d aczó w śm ielszych, zwłaszcza z g e n e ra c y i n a j młodszej.
W c iąg u o s ta tn ic h la t k i lk u n a s tu u k a zało się przeszło p ó łto ra ty sią c a b a d a ń d ośw ia d cz a ln y c h n a d koloidami, ogłoszo
no s z e re g z n a k o m ity c h opracow ań mo
nograficznych t r a k t u j ą c y c h o chem ii k o loidów 1), op raco w ań t a k oryg inaln ych ,
i) Oto ty tu ły w ażniejszy cli z nich: A. L otter- moser, U eber anorganische Kolloide, S tu ttg a rt 1901; R. Zsigmondy, Z ur E rkenntniss der K ollo
ide, Jen a, 1905; A. Muller, Allgem eine Chemie der Kolloide, Lipsk, 1907; W olfgang Ostwald, G-rundriss der Kolloidchemie, Drezno, 1909; H.
E reundlich, Kapillarchem ie, eine D arstellung der
Chemie der Kolloide und verw an d ter Gebiete,
Lipsk, 1909; The Svedberg, D ie M ethoden zur
H erstellung kolloider L osungen anorganischer
Stoffe, Drezno, 1909; R. Liesegang, B eitrage zu
einer Kolloidchem ie des Lebens, D rezno, 1909.
M 25 W S Z E C H S W I A T 387 t a k śm ia ły c h w sw y c h uogólnieniach
i poglądach, że d a ją się one p rzyrów nać ty lk o do ś w ie tn y c h t r a k t a t ó w o substan- cy a ch prom ieniotw órczych. W reszcie za
łożono aż dw a specyalne czasopisma, po św ięcon e w yłącznie tylko badaniom nad koloidam i x).
Czemże w y tłu m a c zy ć to nag łe z a in te resow an ie się sfer chemicznych, j a k r ó wnież i tec h n icz n y c h , s u b s ta n c y a m i ko- loidalnem i?
P r z e d e w s z y s tk ie m tem , że dopiero w czasach o s ta tn ic h p ro b le m at koloidów dojrzał należycie; że dopiero niedawno zrozum iano istotę stanó w koloidalnych, s k u tk ie m czego poczęto świadom ie i ce
lowo o pracow yw ać ogólne m eto d y o trz y m y w a n ia dowolnych s u b sta nc y j w stanie koloidalnym; że wreszcie obalono zako
rzenion e u p rzed zen ie o w y jątk o w o ści ty c h s ta n ó w oraz o n iezw ykłych t r u d n o ściach e k s p e ry m e n ta ln e g o ich badania.
Chcąc p rze to głębiej w n ik n ą ć w z n a czenie teo re ty c z n e i p r a k ty c z n e współ
czesnych b a d a ń nad koloidami, m usim y p rze d e w sz y stk ie m zdać sobie sp ra w ę z tego, co w łaściw ie p r z e d s ta w ia ją ko loidy, co rozum iem y pod n a z w ą kolo
idów?
W tym celu c ofnijm y się m y ślą do n a je le m e n ta r n ie js z y c h pojęć chem icz
nych.
W iadomo, że istn ie ją c ą r o zm a ito ść r o dzajów m a te ry i w ypełniających p rzy ro d ę s p ro w a d z a m y p rz e d e w s z y s tk ie m do dwu ró ż n y c h ty p ó w — do m a te ry j je d n o r o d n y c h oraz m a te ry j n ieje dn o rod n y c h pod w z g lę d em fizycznym.
J e d n a k ż e i niejednorodn o ść m ate ry j b y w a różnego rod zaju i stopnia. T ak np. nieje d n o ro d n o ść m a te ry i sk ład ającej zw y k ły g r a n i t j e s t widoczna dla k a żde
N adto zapowiedziane: P. W eimarn, Kolloidwis- senschaft und S tru k tu r der M aterie; Bechhold, Die K olloide in Biologie und Medizin; W. H a r
dy, Colloids; W . Ostwald, U ntersuchungen zur Theorie der Oberflaehen-upd Yolumenergien.
Są to „Z eitschrift fur Chemie und In d u strie der Kolłoide" oraz „Kolloidchemische Bei- h e fte “, — oba redagow ane przez W olfganga O st
walda.
go n a p ierw szy r z u t oka. T y m czasem niejednorodność m ieszanin y c u k ru z solą ku c h e n n ą, m ieszaniny dobrze roztartej w moździerzu, — w y s tę p u je dopiero po z b a d an iu m ikroskopow em .
Jeszcze w iększą rozm aitość przejść i s top nio w ań n iejednorodności fizycznej sp o ty k a m y wśród m ieszanin s u b s ta n c y j ciekłych. I tak , skłóćm y z wodą k ilk a c e n ty m e tró w sześciennych d w u s ia rc z k u w ęgla lub oliwy, zabarw ionej odrobiną jodu, — a o trz y m a m y zawiesinę m a k r o
skopow ą kropel d w u sia rc z k u węgla w w o dzie, k tó re j niejednorodność fizyczną m o
żemy obserw ow ać zdaleka. T eraz d od a j
m y k ilk a kropel alkoholowego roztw o ru kalafonii do czystej wody i skłóćm y tę ostatnią. O trz y m a m y ciecz mleczną, n ie przezroczystą, p rze d staw ia jąc ą rów nież zawiesinę, lecz zaw iesinę m ikroskopową, bowiem dopiero pod m ikroskopem roz
różniam y w niej d ro b n iu tk ie kropelki ro ztw o ru kalafonii.
A dalej p r z y jr z y jm y się dokładniej w odnem u roztw orow i zw ykłego b iałk a kurzego. P rz e d s ta w ia się on zupełnie p rzezroczystym , conajw yżej słabo opali
zującym . B a dając ro ztw ó r ten pod m i
kroskopem , nie w y k r y w a m y w nim obec
ności jak ic h k o lw ie k c z ą s te k obcych, — zdaje się on być przeto zupełnie j e d n o rod nym pod w zględem fizycznym. T y m czasem g d y b y ś m y go poddali ta k zwanej próbie optycznej Tyndalla, t. j. g d y b y ś my przepuścili przezeń w ciem ności wiązkę zbieżnych pro m ien i św iatła, — to zauw ażylibyśm y, że owe promienie, p r z e chodząc przez roztw ór, z naczą sw ą d r o gę w postaci ja s n e j smugi. Innem i sło
wy, n a drodze swej przez ro ztw ór b iałk a s p o ty k a ją obce c ząstk i zawieszone, od k tó ry c h odbijają się częściowo, a rozpra szając się na w sz y s tk ie s tro n y , docho
dzą i do oka naszego. Te niezm iernie małe c z ąstk i białka kurzego, n ie d o s trz e galne z w y k ły m m ikroskopem , — m ożna j e d n a k obserw ow ać zapomocą t a k zw.
u ltra m ik ro sk o p u . A zatem i ro ztw ó r
białka, pomimo swej przezroczystości,
j e s t tak ż e n ieje dn orod n y fizycznie, p r z e d
s ta w ia rów nież zawiesinę subtelną, z a
wiesinę u ltra m ik ro sk o p o w ą. ^
388 W S Z E C H Ś W I A T j Y o 25 W re s z c ie p o d d a jm y an alo g icz n y m p r ó
bom o p ty c z n y m w o d n y r o z tw ó r j a k i e j k o lw iek s u b s ta n c y i k r y s ta lic z n e j, d a jm y n a to soli k u c h e n n e j lu b też c u k r u t rz c i
nowego. Nie b acząc n a to, że ro ztw ó r t e n p rz e d s ta w ia ró w n ież m ie sz an in ę dw u ró ż n y c h s u b s ta n c y j, w o d y i soli lub w o dy i cu kru, — ani zap o m o c ą m ik ro s k o p u ani też u ltr a m i k r o s k o p u n ie b ę d ziem y w s ta n ie w y k r y ć w n im śladów n i e j e dn orodności fizycznej. A c zkolw iek p r z e to ch em icznie n ie je d n o ro d n y , p r z e d s t a w ia się on pod w z g lę d e m fizycznym j a k o s u b s ta n c y a zupełnie j e d n o r o d n a — s u b s ta n c y a o p ty c z n ie próżna.
Z a s ta n a w i a ją c się n a d tem , co p o w o dowało ow ą r o zm a ito ść sto pn i n ie je d n o rodności fizycznej r o z p a t r y w a n y c h m i e s zan in c iek łych , do ch o d zim y m im owoli do w nio sku , że j e d y n i e t y lk o stopień ro z d ro b n ie n ia, r o zp y le n ia , czyli s to p ie ń dys- p e rs y i s u b s ta n c y i zaw ieszonej. Gołem okiem m o żem y ro zró ż n ia ć z ia r n a i k r o ple, k t ó r y c h ś r e d n ic a w y n o si p r z y n a j m niej 0,01 mm. Z a tem w z a w ie s in a c h m a k ro s k o p o w y c h ś re d n ic a tw o r z ą c y c h j e k ro p e l nie może by ć m n ie js z a od 0,01 mm.
W z a w ie s in a c h m ik ro s k o p o w y c h , z w a ny ch p o w szechnie s u s p e n s y a m i oraz e m u lsyam i, ś re d n ic a z ia rn i k ro pel j e s t w ię k s z a od 0,1 [*. W z a w ies in ac h u ltra - m ik ro s k o p o w y c h czyli p s e u d o ro z tw o ra c h , do k t ó r y c h z a lic z a ją się t a k z w. r o z tw o r y koloidalne, ś re d n ic a zia rn i k ro p el j e s t z a w a r t a w s zczu p ły ch g r a n ic a c h od 0,1 ( a do 1,0 [ j - jj .. W re s z c ie w r o z tw o ra c h w łaściw y ch, m ie s z a n in a c h am ikroskopo- w y c h , w ie lk o ś ć z ia rn s u b s ta n c y j r o z p u szczo ny ch o d po w ia d a w y m ia r o m c z ą s t e czkow ym , t. j. leży w g ra n ic a c h od 1,0 [J.[x do 0,1
A z a te m od g r u b o z i a r n i s ty c h zaw iesin i em u lsy j do fizycznie j e d n o r o d n y c h r o z tw o ró w w ła ś c iw y c h is tn ie je p rz e jś c ie ciągłe, n ie p rz e rw a n e . O gniwo zaś łączne ty c h d w u r o d z a jó w m ie s z a n in s t a n o w ią ro z tw o r y koloidalne, p r z e d s t a w ia j ą c e u t w o r y d y s p e rs y jn e , n ie je d n o ro d n e .
T a k z a p a t r u j ą się n a isto tę koloidów, a w ła ściw ie r o z tw o ró w ko lo id a ln y c h , w sp ó łcześn i b ad acze. G ra h a m b y ł w ty m w zględzie o d m ie n n e g o zd an ia. P r z y p u s z
czał bowiem, że koloidy c h a r a k te r y z u ją się osobliwszą b udo w ą cząsteczkow ą, w y różniającą j e zn am ienn ie od s u b sta n c y j k r y sta lic zn y c h . W p rzy pu szczen iu te m u tw ie rd z a ły go fak ty , że z pośród z n a n y c h naów czas s u b s ta n c y j c hem icznych j e d n e w y s tę p o w a ły przew ażn ie ty lk o w postaci k ry sta lic z n e j,— in ne n a to m ia s t p raw ie w y łącznie w p osta c i koloidalnej.
S tą d też G ra h a m mówi o dw u różn ych ś w ia ta c h m a te r y i — o świecie k ry sta lo i- dów i o świecie koloidów.
Późniejsze w szakże b a d a n ia w ykazały, że n a w e t na jb a rd zie j ty p o w e koloidy, w ro d z a ju b iałk a jaj k u rzy c h , d a ją się o trz y m a ć w s ta n ie k r y s ta lic z n y m , — a z d rugie j s tr o n y w iększość s u b s t a n cyj k r y s ta lic z n y c h można p rzepro w ad zić w s ta n roztw o rów koloidalnych. Koloidy przeto i k r y s ta lo id y nie m ogą tw orzy ć ró żny ch typ ów m ate ry i, lecz tylko różne je j postaci, odm ienne s ta n y , odręb ne fa
zy,—podobnie j a k lód i p a r a p rz e d s ta w ia j ą różne fazy wody.
Podział m a te r y i n a k r y s ta lo id y i na koloidy j e s t z a te m błędny: is tn ie ją t y l ko s ta n y ko loidalne i s t a n y k ry sta lic z n e m a te ry i. ________
Je śli roztw o ry koloidalne p r z e d s ta w ia ją ty lko za w iesin y u ltra m ik ro s k o p o w e, u k ła dy n ie je d n o ro d n e w s ta n ie daleko po su n ięte g o r o zd ro b n ien ia ,— to, podobnie j a k zw ykle s u s p e n s y e i emulsye, z a sto so w a niem ś ro d k ó w czysto m echaniczny ch w in ny się dać rozdzielić n a sw e części s k ła dowe, n a c z y s t y rozp u szczalnik oraz z a w ieszoną w nim s u b s ta n c y ę koloidalną.
Z s u s p e n s y j i em ulsyj t a k m a k r o —j a k
m ik ro s k o p o w y c h m ożem y w ydzielić s u b
s ta n c y ę ro z p y lo n ą zapom ocą pro ste g o
sączenia przez z w y k łą bibułę. P rz e z ta k
rza d k ie sito, j a k i e p rz e d s ta w ia ją różne
g a tu n k i bibuły, koloidy w p ra w d z ie s w o
bodnie p rze n ik a ją , lecz, j a k to w y k a z a ł
Bechhold oraz in n i badacze, z o sta ją one
częściowo z a tr z y m y w a n e przez bło ny w y
tworzone z ż e la ty n y i kolodium. T ą d ro
gą t. zw. u ltra filtra c y i udało się Bech-
h oldow i oddzielić koloidy od krystalo i-
dów, oddzielić j e d n e k oloidy od d ru g ic h ,
w reszcie oznaczyć n a w e t ś re d n ią wiel
K o 25 W S Z E C H S W I A T 389 kość cząstek, w y s tę p u ją c y c h w różnych
zaw iesinach koloidalnych. Zjaw isk a p rz e to ultrafiltracyi sta n o w ią bezpośredni do
wód oczy w isty niejednorodności ro ztw o rów koloidalnych.
Do ty ch sa m y c h w yników prowadzi pośrednio rozw ażanie w pływ u stężenia roztw orów ko loidalnych n a cały szereg ich własności fizycznych. W iadomo k a żdem u, że tylko s u b s ta n c y e chemicznie je d n o ro d n e , j a k np. c z y sta woda, c z y sty k w a s o ctow y lub czy sta rtęć, w y k a z u ją stałe, niezm ienne t e m p e r a t u r y k rze p n ię cia, id en ty c z n e z ich te m p e ra tu ra m i t o pnienia, j a k rów nież stałe t e m p e r a t u r y w rzenia. Je śli wszakże rozpuścim y w wo
dzie j a k ą k o lw ie k s u b s ta n c y ę k r y s ta lic z ną, to te m p e r a t u r a je j k rzepnięcia z o s ta nie przez to obniżona, zaś t e m p e r a tu r a w rz e n ia podwyższona, przy czem wielkość z m ia n y obu ty c h te m p e r a t u r będzie w p ro s t prop orcyo naln a do ilości r o zp u sz
czonego k ry sta lo id u . Jeżeli je d n a k do
d a m y do w ody substancyi, k tó ra się w niej całkow icie nie rozpuszcza, np.
p iask u lub gliny, to obecność w wodzie takiej s u b s ta n c y i nie w yw rze żadnego w p ły w u ani n a jej te m p e ra tu rę k rze p n ię cia, ani też na te m p e r a t u r ę wrzenia.
Otóż ro z tw o ry koloidalne z a ch o w u ją się w ta k i sposób j a k czyste ciecze,—wodne ro z tw o ry koloidów w y k a z u ją t e m p e r a t u rę k rzep nięcia i w rzenia czystej wody, roztw o ry benzolowe — czystego benzolu.
A z atem u k ła d y te nie p rze d s ta w ia ją w ła ściw y c h roztw orów , czyli m ieszanin cząsteczko w ych , lecz tylko pseudoroztwo- ry, za w iesin y u ltram ikro sko p ow e. W p r a wdzie dla w ielu w o d n y c h roztw o rów k o lo id a ln y c h obserw ow an o nieco niższe t e m p e r a t u r y krzepnięcia, niźli dla czystej wody, je d n a k ż e owe obniżenia t e m p e r a tu r y z a m a rz a n ia w o dy nie w z r a s ta ły pro- porcyo nalnie do stężenia roztw o ru , były przeto pow odow ane częściowem p r z e j
ściem fazy koloidalnej w s ta n w łaści
wego roztw oru.
S ta n ą w s z y na pu nkcie widzenia, że ko
loidy p rz e d s ta w ia ją tylko pew ne szcze
gólne s ta n y m ate ry i, m ianowicie s ta n y
daleko posu niętego jej rozdrobnienia, je>
d nem słowem u k ła d y d y s p e rs y jn e ,—n a leży z powyższego założenia w ysnuć od
powiednie ko n se k w e n c y e i sprawdzić, o ile one o dpow iadają rzeczywistości.
S p ró b u jm y uczynić to częściowo.
Jeśli koloidy p r z e d s ta w ia ją tylk o o sob
liwsze s ta n y m ateryi, to w ta k im razie każdy rodzaj m a te ry i, z a te m k a ż d y p ie r w iastek, j a k niem niej k a ż d y zw iązek chem iczny w inien się dać przeprow ad zić w s ta n koloidalny. Cel te n p ow in niśm y osiągnąć dw om a p rze c iw n e m i sobie sp o
sobami, m ianow icie albo k o n d en sacyą układów jeszcze bardziej rozdrobnionych, lub też dalej idącem rozdrobnieniem , rozpyleniem u k ład ów grub ozia rn isty c h . ' W rzeczy samej w sz y s tk ie dotychczas
stosow ane sposoby o trz y m y w a n ia koloi
dów d a ją się podzielić w e d łu g The Sved- b e rg a (1907), znak om itego szwedzkiego badacza ty ch u tw orów , n a m eto d y k o n d en sacyjn e oraz m etod y d y sp e rsy jn e.
N ajdaw niej p r ak ty k o w a n e m i, a te m s a m em najdokład niej o p racow anem i i zró- żnicow anem i są m etod y k on den sacyjn e.
Isto ta ich polega n a tem, że w ychodzi się z u k ła d ó w bardziej rozdrobnionych, ja k ie m i są ro z tw o ry ele k tro litó w oraz nieelektrolitów , zatem z u k ład ó w c z ą s te czkowo - d y s p e rs y jn y c h lub jonowo - d y s p e r s y j n y c h ,— i zapomocą odpow iednich reakcyj chem icznych w y w ołuje w owych u k ła d a c h częściow ą k o n d e n sac y ę ro z puszczonych cząsteczek lub jonów na w iększe skupienia, na a g r e g a ty u l t r a m ikroskopowe.
Tego rodzaju a g re g a c y a daje się w y wołać w ro z tw o ra c h różnem i sposobami, przew ażnie j e d n a k posiłk u ją się w ty m celu re a k c y a m i odtlenian ia czyli re d u k - cyi, dalej re a k c y a m i u tleniania oraz r e a k c y am i hydrolizy.
Reakcy e red u k c y i s to su ją się głównie celem o trz y m an ia koloidalnych roztw o
rów m eta li sz la c hetny c h . Ich m ech anizm sprow a d za się do o d e b ra n ia jo n o m d a nego m etalu ich ła d u n k u elek trycznego , sk u tk ie m czego e le k try c z n ie obojętne atom y owych m e ta li łączą się ze sobą na większe skupienia, n a a g r e g a t y u l
tra m ikroskopow e. Sam zaś proces r e
390 W S Z E C H S W I A T M 25
d u k c j i d o k o n y w a się b ą d ź d z ia łan ie m w o d o ru e le m e n ta rn e g o , bądź też d z ia ła niem s to s o w n y c h z w ią zk ó w o rg an ic zn y c h , np. d z ia łan ie m alkoholów, zw łaszcza wie- lo w a rto śc io w y ch , d z ia ła n ie m aldeh y dó w , w ęg low o d anó w , fenolów, o lejk ó w e t e r y cznych, h y d r a z y n y i t. p. połączeń, p r z e n osz ąc yc h ł a d u n e k jo n ó w m e ta lic z n y c h n a wodór w ody.
P ie rw sz e n ieś w ia d o m e z a sto s o w a n ia tej m e to d y r e d u k c y jn e j s ię g a j ą ju ż czasów alchem ii. M ianow icie t. zw. „ a u ru m po- t a b i l e “ alchem ik ów , o tr z y m y w a n e przez r e d u k c y ę w o d n y c h ro ztw o ró w złota z a pom ocą olejków e te r y c z n y c h , p r z e d s t a wiało w ła śn ie k o lo idaln y r o z tw ó r tego m eta lu , było przeto p ie r w s z y m sz tu c z n ie o trz y m a n y m koloidem. Nieco później, n a s c h y łk u o s ie m n a ste g o stulecia, p e w n a angielka, p. P u l h a m e (1794), ogłosiła n i e zw ykle o r y g i n a l n e ' i w y c z e rp u ją c e stu- d y u m n a d z ja w is k a m i r e d u k c y i w o d n y c h ro ztw o ró w soli m e ta lic z n y c h , działan iem w o d o ru e le m e n ta rn e g o oraz e te r o w y c h roztw o rów fosforu J). W s tu d y u m tem , m ięd zy in n e m i c ie k a w e m i sp o s trz e ż e n ia mi po daje ona spo so b y o trz y m y w a n ia k o lo id a ln y c h ro z tw o ró w złota, sre b ra , p la
t y n y i r tę c i n a po w ie rz c h n i tk a n i n j e d w a b n y c h , s k u t k i e m czego te o s ta tn ie p r z y j m u ją p ięk n e z a b arw ie n ia .
M etodą r e d u k c y i o t r z y m u ją się dzisiaj w s ta n ie roztw o rów k olo idalnych w s z y s t kie m etale szla c h etn e . J a k ą zaś ro z m a itość b a rw i odcieni m o żna o sią g n ą ć dla ro ztw o ró w ko loid alny ch tegoż sa m e g o m eta lu , tego n a jle p s z y m p r z y k ła d e m i ilu- s tr a c y ą n iechaj b ę d ą te oto r o z tw o ry złota koloidalnego, o trz y m a n e d z ia łan ie m re d u k c y j n e m fosforu, fo rm a lin y oraz h y d ra z y n y . R o z tw o ry te w y k a z u ją całą skalę b a rw w id m a słonecznego, od n a j ciem niejszej p u r p u ry , przez czerw ień co
raz s ła b s z y c h odcieni, do złotaw ej żółto- ści, z ie lonk aw e go b łęk itu , a wreszcie co
raz to ciem niejszego fioletu. N a jp rz e z ro -
M-rs Fulham e, E ssay on Combustion, w ith a Y iew to a !New A rt o f D ying and P ain tin g , 1794; V ersuch iiber die W iederherstellung der M etalie durch W asserstolłgas, Phosphor, Schwe- fel etc. U ebers. v. L en tin . G etynga, 1798.
czystszem i, bez śladów opałescencyi, są roztw o ry p u rp u ro w e , roztw o ry koloru ciem no-wiśniowego, o trz y m a n e przez r e d u k c y ę chlo rk u złota zapomocą fosforu, czyli w zasadzie m eto d ą pani P u lh a m e . N a w e t zapomocą u ltr a m ik ro s k o p u w roz
tw o ra c h ty c h nie widzim y oddzielnych c z ąstek złota. Ich n iejednorodność fizy
czna o bjaw ia się zaledwie ty lko słabem r o zja śn ie n ie m pola w idzenia, s m u g ą ś w ia tła rozproszonego, o znajm iającą, p odo b nie j a k dro ga m leczna w y s tę p u ją c a na firm am encie niebie sk im , istn ien ie milio
nów in d y w id u ó w oddzielnych, z k tó ry c h tylko nieliczne d a ją się rozróżnić zapo
mocą u ltra m ik ro s k o p u , j a k ta m zapomo
cą teleskopów na jsilniejszych.
M etoda red u k c y i soli złota ro ztw o ra m i fosforu e le m e n ta rn e g o nietylk o że po
zw ala o trz y m a ć n a jb a rd z ie j jed n o ro d n e ro z tw o ry koloidalne tego m etalu, ale j e s t rów nież n a jp e w n ie js z ą i n ajd o god n iejszą w użyciu, j a k się o tem naocznie p r z e konać możemy.
W tej oto zlewce ze szkła je n a js k ie g o p rzy g o to w a łem z aw czasu rozcieńczony roztw ó r chlorku złota (1 g A u w postaci.
NaA uClj n a -25 litró w wody) ’), zo b o ję t
niony ro ztw o re m w ę g la n u potasow ego.
Je śli do teg o r o z tw o ru c h lo rk u złota b ę dę d odaw ał kroplam i ro z tw o ru fosforu w eterze, to n ieb a w em w y s tą p i lekkie poczerw ienienie naszej cieczy, s k u tk i e m poczynającego się w ydzielać złota m e t a licznego. Fosfor działa je d n a k ż e bardzo powoli odtleniająco, więc żeby osięgnąć purp u ro w e z a barw ien ie pom ienionego roz
tw o ru , trz e b a b y s tr a c ić n a to k ilkan aście m in u t czasu. Mogę j e d n a k ów proces k o n d e n sac y i atom ów złota znacznie p r z y ś p ie sz y ć przez dodanie o d c z y n n ik a sil
niej i szybciej red u k u ją c e g o . W ty m celu dolew am k ilk a kro p el rozcieńczone
go h a nd low e g o ro z tw o ru fo rm a lin y i oto ciecz ponsow ieje p raw ie n a ty c h m ia s to w o .
i) Ażeby dośw iadczenia te się udały, należy w ykonyw ać je w naczyniach ze szkła jenajskie
go, przyczem u ży ta do doświadczeń woda w in
na być świeżo przedestylow ana z zastosowaniem
chłodnicy srebrnej, a w braku tak iej—cynowej.
•Ne 25 WSZECHSWIAT 391 Niem niej e fektow nie p r ze b ieg a proces
r e d a k c y i ro ztw o ró w chlorku złota ro z cieńczonym roztw orem chlorow odorku fe
n y lo h y d ra z y n y . J a k widzimy, w m iarę powolnego dolew ania kroplam i coraz to w iększy ch ilości feny lo h y d raz y n y , — k o loidalny ro ztw ó r złota p rzy jm u je coraz to inne zabarw ienie, — od różowego, po
przez pu rp u ro w e, do fioletowawego, a w r e szcie b ru d n o błękitnego.
Lecz p rzejdźm y do in n y ch m etod k o n d e n sacy jn y ch .
M etody o ksy da cy jne pom iniem y m il
czeniem, j a k o dające się stosow ać w p e w n y c h tylko szczególnych p rzy p ad kach, z a tr z y m a m y się za to nieco dłużej nad m etodą hydrolizy.
Metoda t a polega n a rozkładow em d z ia łaniu, ja k i e w y w ie ra w oda n a sole s ła b y c h kwasów, albo też słab ych zasad.
Będąc s a m a niezm iernie s łab y m kw asem , a jedn o c z e śn ie i zasadą, s k u tk ie m p rz e ważającej swej m asy, odbiera owym so
lom ich silną zasadę, albo silny kw as.
S k u t k ie m tego z o sta ją wrydzielone w s t a nie wolnym, niezdysocyow anym , pomie- nione słabe k w a s y lub zasady. Je śli p r z y te m są one tru d n o rozpuszczalne w wodzie, a n a d to w y k a z u ją ten d e n c y ę do polim eryzacyi, — to wolne ich c z ą steczki, łącząc się ze sobą n a coraz to w iększe skupienia, w y s t ę p u ją ostatecznie w po staci roztw orów koloidalnych, lub osadów g a la r e to w a ty c h ,—z a te m również koloidalnych.
Tą d ro g ą ro zk ład u h y d ro lity c z n e g o soli o trz y m a n o między innem i ro ztw o ry k o loidalne tlenkó w bizm utu, ołowiu, cyny, chrom u, glinu, żelaza, krzem u i in n ych . W tej oto flaszy m am y przed sobą k o loidalny roztw ór tle n k u glinu p r zy g o to w a n y drogą hydrolizy octan u glinowego.
J a k wiadomo, przew ażn a m as a s k o r u py ziem skiej s kłada się z różn y ch wie- lokrzem ianów , glinok rzem ian ów oraz g li
nianów . Że zaś k w a s k r ze m o w y j e s t n iezm iern ie słabym kw asem , a w odoro
tle n e k g linow y rów nie słab ą z a sa d ą ,—
więc też sole obu t y c h związków b y w a j ą przez wodę częściowo ro zk ład an e n a wolny k w a s k rze m o w y i n a w o do ro tle
nek glinow y, wydzielające się bardzo czę
sto w postaci koloidalnej, ju ż to zolów—
czyli roztworów, j u ż też żelów—czyli g a laret. Te z ja w is k a h ydrolizy zachodzą be zustan nie w przyrodzie n a olbrzymią skalę, podczas w ietszenia skał, j a k ró wnież w glebie, j e d n y m z p ro d u k tó w t e go wietszenia.
Jan Zawidzki.
(D o k . n a s t.) .
J . L O E B .
Z N A C Z E N I E T R O P I Z M Ó W D L A P S Y C H O L O G I I ,
( C ią g d a ls z y ) .