28. Дисперсные системы. Строение, классификация, молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем.
Диспе́рсная систе́ма — это система, образованная из двух или более фаз (тел), которые совершенно или практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). Если фаз несколько, их можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать и т. д.).
Обычно дисперсные системы — это коллоидные растворы, золи. К дисперсным системам относят также случай твёрдой дисперсной среды, в которой находится дисперсная фаза.
По кинетическим свойствам дисперсной фазы дисперсные системы можно разделить на два класса:
Свободнодисперсные системы, у которых дисперсная фаза подвижна;
Связнодисперсные системы, дисперсионная среда которых твердая, а частицы их дисперсной фазы связаны между собой и не могут свободно перемещаться.
В свою очередь эти системы классифицируются по степени дисперсности.
Системы с одинаковыми по размерам частицами дисперсной фазы называются монодисперсными, а с неодинаковыми по размеру частицами — полидисперсными. Как правило, окружающие нас реальные системы полидисперсны.
По размерам частиц свободнодисперсные системы подразделяют на: Ультрамикрогетерогенные 10−9…10−7
Микрогетерогенные 10−7…10−5
Грубодисперсные более 10−5
29. Строение мицелл золя. Электрокинетические явления (электрофорез и электроосмос) и их практическое использование.
В 1808 г. работавший в России немецкий химик Фердинанд Рейсс, исследуя электролиз воды, поставил два опыта. В одном из них он использовал U-образную стеклянную трубку, которая была в нижней части перегорожена пористой мембраной из кварцевого песка и заполнена водой. Под действием приложенного напряжения наблюдалось перемещение жидкости в сторону одного из электродов до установления, в конечном итоге, определенной разности уровней в коленах трубки. Оказалось, что мембрана играет особую роль: стоит ее убрать и перемещение жидкости прекращается. Движение жидкости в пористых телах (через капиллярные системы) под действием электрического поля получило название электроосмоса.
Рис.13. Наблюдение электроосмоса
В другом опыте Рейсс погрузил в глину две стеклянные трубки и заполнил их водой. Под действием приложенной разности потенциалов наблюдалось перемещение частиц глины в сторону одного из электродов. Перенос частиц дисперсной фазы в электрическом поле называют электрофорезом.
Рис. 14. Наблюдение электрофореза
Электроосмос и электрофорез получили название электрокинетических явлений.
Электроосмос возможен потому, что жидкость, проходя через капилляр, каким-то образом заряжается. Перемещение частиц дисперсной фазы при электрофорезе в свою очередь указывает на их заряд, противоположный по знаку заряду жидкости.
30. Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем. Методы разрушения дисперсных систем.
Различают два вида устойчивость дисперсных систем: седиментационную и агрегативную.
Седиментационная (кинетическая) устойчивость – это способность системы противостоять осаждению частиц дисперсной фазы под действием силы тяжести (седиментация). Она находится в зависимости от размеров частиц в системе, осаждению которой противодействуют силы диффузии. Высокодисперсные системы устойчивы к седиментации, в то время как грубодисперсные системы седиментационно не устойчивы.
Агрегативная устойчивость это способность системы противостоять слипанию частиц дисперсной фазы. Агрегативная устойчивость обусловлена термодинамическими и кинетическими факторами. Термодинамические факторы связаны с величиной удельной поверхностной энергии σ (поверхностное натяжение (δ) и энтропией в системе, а кинетические влияют на скорость столкновения частиц и зависит от вязкости и плотности дисперсионной среды. Оба вида устойчивости (агрегативная и седиментационная) определяют срок хранения и качество многих пищевых продуктов, медицинских препаратов и т.д.
Все дисперсные системы делятся на лиофильные и лиофобные. Лиофильные системы обладают агрегативной устойчивостью, а лиофобные неустойчивы к агрегации в независимости от степени дисперсности. Они обладают огромной свободной поверхностной энергией и стремятся ее само- произвольно изменить поверхность раздела фаз путем слипания частиц.