1.3 Классификация дисперсных систем

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы является наиболее востребованной. Существуют системы с газообразной, жидкой и твердой дисперсионной средой. Если учесть, что дисперсная фаза в системе может находиться в одном из трех агрегатных состояниях, то получим девять различных парных сочетаний для дисперсных систем. Коллоидные системы с газообразной, жидкой и твердой дисперсионной средой получили названия соответственно аэрозоли, лиозоли и солидозоли. Микрогетерогенные системы с жидкой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой называют суспензиями, с жидкой дисперсной фазой - эмульсиями. Если дисперсная фаза находится в газообразном состоянии, то в совокупности с жидкой дисперсионной средой получается система, называемая пеной.

Согласно классификации по взаимодействию между частицами дисперсной фазы дисперсные системы делят на свободнодисперсные и связнодисперсные. К свободнодисперсным относят системы, в которых межчастичное взаимодействие отсутствует. Это коллоидные растворы, суспензии, взвеси, растворы высокомолекулярных соединений, т.е. системы, обладающие текучестью, как обычные жидкости и растворы.

Связнодисперсными являются так называемые структурированные системы, в которых в результате взаимодействия между частицами возникает сетка-каркас. Система утрачивает текучесть, превращается в студень или гель. В коллоидной химии к гелям относят и твердые высокопористые системы, такие как уголь, ткани, кожа, бумага, древесина, почва, торф, керамические материалы и т. д. К связнодисперсным относят также концентрированные пасты, аморфные осадки.

Основой для классификации по дисперсности является то обстоятельство, что при высокой степени раздробленности физические свойства вещества (и соответственно свойства дисперсной системы) становятся функцией дисперсности. Свободнодисперсные системы в зависимости от размера а частиц дисперсной фазы образуют три группы дисперсных систем:

1) ультрамикрогетерогенные системы, которые называют коллоидные растворы или золи,: 10 ^-7 < a < 10 ^-5 см;

2) микрогетерогенные системы: 10 ^-5 < а < 10 ^-3 см (суспензии, эмульсии, порошки);

3) грубодисперсные системы: а > 10 ^-3 см.

В основу классификации связнодисперсных систем - пористых и капиллярных тел (угли, бумага, текстильные материалы) положены размеры пор или капилляров и механизм протекающих в них адсорбционных процессов (классификация М. М. Дубинина). В соответствии с радиусом пор r_п и связанной с ним удельной поверхностью S_уд такие системы подразделяются на три группы:

1) микропористые: 0,5 < r_п < 1,5 нм ( s_уд от 500 до 1000 м²/г и выше);

2) переходнопористые: 1,5 < r_п < 100,0-200,0 нм ( s_уд от 10 до 500 м²/г);

3) макропористые тела: r_п > (100,0 - 200,0) нм ( s_уд от 0,5 до 2 м²/г).

Все дисперсные системы в зависимости от механизма процесса их образования подразделяют на лиофобные и лиофильные (лио - жидкость, фобный - ненавидящий, фильный - любящий).

Лиофобные дисперсные системы получаются в результате диспергирования и конденсации с пересыщением. Самопроизвольное образование таких систем невозможно, требуется принудительное диспергирование. Лиофобные дисперсные системы образуются при условии нерастворимости дисперсной фазы в дисперсионной среде. К лиофобным системам относятся туман, гидрозоли металлов, молоко, различные эмульсии, системы краситель-вода, текстильные материалы, кожевенное сырье, сточные воды и т. д.

Лиофильные дисперсные системы это системы, образующиеся при определенных условиях в результате самопроизвольного диспергирования фазы до частиц коллоидных размеров. Примером лиофильных дисперсных систем являются растворы коллоидных поверхностноактивных веществ, например, стеарата натрия (основа мыла), а также растворы высокомолекулярных соединений. Введение

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию « коллоидное состояние вещества»

2. Что такое дисперсная система?

3. По каким признакам классифицируют дисперсные системы? Приведите примеры дисперсных систем.

4. Как влияет дисперсность вещества на его реакционную способность, давление пара, растворимость?

5. Что такое высокомолекулярные соединения?

6. По каким признакам растворы высокомолекулярных соединений относят к объектам коллоидной химии?

7. Чем обусловлено набухание ВМС? Что такое ограниченное и неограниченное набухание?

8. Что такое степень набухания? Какие факторы влияют на степень и скорость набухания?