57) К грубодисперсным системам относятся:

суспензии,

эмульсии,

пены.

Суспензиям в силу низкой дисперсности частиц нехарактерен конус Тиндаля.

К суспензиям относятся:

многие масляные краски,

шлифовальные, полировальные пасты,

глиняные , известковые, цементные растворы.

Без стабилизатора суспензии существовать не могут.

Чтобы суспензии существовали, необходимо одно из двух условий:

либо они являются гидрофильными системами, в которых стабилизатором является гидратная оболочка вокруг частиц дисперсной фазы,

либо они являются гидрофобными системами, в которых стабилизатором, как правило, является поверхностно – активное вещество, которое, адсорбируясь на поверхности частицы, понижает поверхностную энергию.

Пена - ещё одна грубодисперсная система.

В пенах тоже используются стабилизаторы, которые в данном случае называются пенообразователями. Это тоже поверхностноактивные вещества.

Пены имеют три основных характеристики:

пенистость - отношение объёма газовых пузырьков к общему объёму жидкостных прослоек; 

толщина жидкостных прослоек; 

устойчивость пен, характеризующаяся временем жизни пены, т.е. временем с момента возникновения пены и до момента её исчезновения.

Как и для эмульсий, для пен часто используют высокодисперсные порошки для придания пенам механической прочности.

Пены очень важны для очистки самых разных веществ и поверхностей, а также при процессе флотации, т.е. обогащении различных руд и веществ.

Порошки - это осадки аэрозолей или системы, полученные в результате диспергирования твердых материалов.

Сыпучие материалы могут быть превращены в аэрозоли под действием газового (воздушного) потока.

58) Эмульсии - особый вид дисперсных систем, дисперсная фаза и дисперсионная среда являются взаимонерастворимыми жидкостями, это системы ж/ж.

Свойства эмульсий

В зависимости от состава дисперсной фазы и дисперсионной среды могут быть прямые и обратные эмульсии.

Прямые эмульсии типа М/В - дисперсия масла в воде.

Обратные эмульсии типа В/М - дисперсия воды в масле. Пример прямой эмульсии - молоко, пример обратной эмульсии - маргарин, нефть.

В зависимости от концентрации раздробленной фазы эмульсии могут быть разбавленными (0,1%), концентрированными (0,1% - 75%), высококонцентрированными (свыше 75 %).

В разбавленных эмульсиях концентрация дисперсной фазы невелика, поэтому их свойства не отличаются от свойств дисперсионной среды.

Стремление поверхностной энергии к минимуму, вследствие подвижности жидкой границы раздела, приводит к самопроизвольному снижению поверхности раздела фаз. По этой причине капли разбавленных и концентрированных эмульсий приобретают шарообразную форму.

При концентрации дисперсной фазы свыше 75% наблюдается деформация жидкости, обрамляющей капли дисперсной фазы, ее сферичность нарушается, а эмульсия приобретает новые свойства. Подобные эмульсии образуют структуру - маргарин.

Устойчивость эмульсий

Эмульсии могут быть лиофильными и лиофобные. Лиофильные - термодинамически устойчивы и образуются самопроизвольно путем диспергирования массы жидкости до капель.

Большинство эмульсий относится к лиофобным системам - они термодинамически неустойчивы, не могут образовываться самопроизвольно, существовать длительное время, нуждаются в стабилизации. Разрушение и потеря агрегативной устойчивости происходит в несколько стадий. Первая - контакт по крайней мере двух капель. Вторая - образование агрегатов.

Устойчивость эмульсий зависит от ряда причин: поверхностного натяжения, свойств и структуры граничных слоев.

Повышения устойчивости лиофобных эмульсий достигают введением веществ эмульгаторов, способных стабилизировать эмульсии.

Эмульгаторы могут быть гидрофобные и гидрофильные.

Получение и разрушение эмульсий

Эмульсии могут образовываться самопроизвольно или получаться искусственно в результате диспергирования или гомогенизации.

Самопроизвольное эмульгирование характерно для  лиофильных систем и определяется минимальным значением межфазового поверхностного натяжения.

Механическое диспергирование жидкостей достигается перемешиванием, встряхиванием или вибрацией. Эффективность повышается в присутствии эмульгаторов.

Для получения и стабилизации эмульсий используют гомогенизацию - продавливание жидкостей через отверстия.

Разрушение эмульсий происходит самопроизвольно или под действием деэмульгаторов. Самопроизвольное разрушение характерно для лиофобных эмульсий. Деэмульгирование происходит в результате фазового перехода дисперсионной среды или дисперсной фазы. Например, при нагревании капли дисперсной фазы могут испариться и  эмульсия перейдет в пену.

Способ разрушения эмульсий - обращение фаз, то есть, например, превращение прямой эмульсии в обратную. Обращение фаз осуществляется при определенных условиях: наличие высококонцентрированных эмульсий, механическое воздействие, присутствие эмульгаторов.

Применение эмульсий

1.Производство продуктов питания.

2.Производство фармацевтических препаратов.

3.Строительство (битумные эмульсии)

4.Синтез различных веществ.

5.Получение пористых органических сорбентов, мембран, покрытий.

59) Полуколлоидные системы, полуколлоиды, семиколлоиды, двух- или многокомпонентные системы, по структуре и свойствам занимающие промежуточное положение между жидкими растворами и золями. Они представляют собой микрогетерогенные системы, в которых частицы коллоидно-дисперсной фазы (мицеллы) образованы скоплением молекул или ионов растворённого в дисперсионной среде вещества. Такие мицеллы-ассоциаты находятся в термодинамическом равновесии с окружающим их раствором. Поэтому изменение внешних условий, состава растворяющей среды или концентрации растворённого (диспергированного) вещества вызывает перераспределение последнего между мицеллами и раствором. При сильном разбавлении или повышении температуры может наступить полный распад всех мицелл на составляющие их молекулы (ионы) и система станет гомогенной, или однофазной. Восстановление прежних условий возвращает систему к исходному (микрогетерогенному) состоянию. Т. о., характерное свойство П. с. — обратимость превращения, происходящего по схеме: истинный раствор Û золь.

К П. с. относятся растворы мицеллообразующих поверхностно-активных веществ, например мыл и синтетических моющих веществ, некоторых органических красителей, дубящих веществ (таннидов), алкалоидов.

Мицелла (новолат. micella, уменьшительное от лат. mica — крошка, крупинка), отдельная частица дисперсной фазы золя, т. е. высокодисперсной коллоидной системы с жидкой дисперсионной средой. М. состоит из ядра кристаллической или аморфной структуры и поверхностного слоя, включающего сольватно связанные (см. Сольватация) молекулы окружающей жидкости. Поверхностный слой М. лиофобного золя (см. Лиофильные и лиофобные коллоиды) образован адсорбированными молекулами или ионами стабилизирующего вещества. В случае лиофобных гидрозолей, стабилизованных электролитами, ядро М. окружено двумя слоями противоположно заряженных ионов, т. н. двойным электрическим слоем. Число положительных и отрицательных зарядов в нём одинаково, и поэтому М. в целом электронейтральна.

Непосредственно у поверхности ядра расположены ионы адсорбционного слоя. В него входят все ионы одного знака и часть ионов другого знака (противоионы). Остальные противоионы образуют диффузный слой; он окружает М. в виде ионного "облака", плотность которого падает по мере удаления от ядра. Диффузный слой препятствует сближению и агрегированию (сцеплению) частиц в процессе броуновского движения.

В лиофильных золях, коллоидных дисперсиях типа гидрозолей мыл, например олеата натрия или лаурилсульфата калия, М. представляет собой ассоциат (объединение) молекул. В каждой такой молекуле длинный углеводородный (гидрофобный) радикал связан с полярной (гидрофильной) группой. При образовании М. несколько десятков или сотен молекул объединяются так, что гидрофобные радикалы образуют ядро (внутреннюю область), а гидрофильные группы — поверхностный слой М. Если дисперсионной средой является органическая жидкость, ориентация молекул в М. может быть обратной: в ядре сосредоточатся полярные группы, тогда как гидрофобные радикалы будут обращены во внешнюю фазу. Изобразив молекулу мицеллообразующего вещества в виде волнистой линии (гидрофобный радикал) с кружочком на конце (гидрофильная группа), можно представить простейшие структурные типы М. схемами:

Мицеллярные структуры 1 и 2 относятся к гидрофильным золям, а 3 и 4 — к органофильным. Сферические М. (1 и 3) при разбавлении системы ниже критической концентрации мицеллообразования обратимо распадаются на отдельные молекулы или димеры (подробнее см. Полуколлоидные системы). При более высоких концентрациях сферические М. превращаются в пластинчатые (2 и 4). Последние, взаимодействуя между собой, способны создавать в объёме системы структурную сетку геля (см. Гели, Дисперсная структура).

Наличием М. объясняется моющее действие водных растворов (точнее, коллоидных дисперсий) мыл, а также некоторые явления в биологических системах и при технологических процессах (см. также Солюбилизация).

Солюбилизация (от позднелатинского solubilis — растворимый), коллоидное растворение, самопроизвольное и обратимое проникание какого-либо низкомолекулярного вещества (солюбилизата), слабо растворимого в данной жидкой среде, внутрь находящихся в ней мицелл поверхностно-активного вещества или молекулярных клубков (глобул) высокомолекулярного соединения. С. характерна для полуколлоидных систем типа водных растворов мыл и синтетических моющих веществ при концентрациях выше критической концентрации мицеллообразования, а также для растворов белков и некоторых синтетических полимеров. В системах с водной средой происходит С. масел, жиров, гидрофобных органических жидкостей, а в системах с углеводородной средой — воды, реже других полярных веществ.

С. играет важную роль во многих технологических процессах: при получении синтетических каучуков путём эмульсионной (латексной) полимеризации, в мицеллярном катализе, при стирке текстильных изделий (см. Моющее действие), приготовлении смазочно-охлаждающих жидкостей, пестицидных препаратов, некоторых лекарственных средств, пищевых продуктов и пр. Важна С. и в биологических процессах, например при пищеварении жиры солюбилизируются веществами жёлчи.