- •Введение
- •1. ДИсперсная система
- •Классификация дисперсных систем в зависимости от размера частиц дисперсной фазы
- •2) Наиболее общая классификация дисперсных систем основана на различии в агрегатном состоянии дисперсионной среды и дисперсной фазы.
- •2. Лиофильные и лиофобные системы
- •3.Суспензии, золи. Гели
- •4. Методы исследования дисперсных систем
- •5. Коллоидные растворы в природе и технике
- •6. Контрольные вопросы
- •7. Индивидуальное задание
- •Литература
- •Оглавление
- •Литература……………………………………………………...22 Белова Светлана Борисовна
- •Диспесные системы
- •109240, Москва, Берниковская наб., 14.
2) Наиболее общая классификация дисперсных систем основана на различии в агрегатном состоянии дисперсионной среды и дисперсной фазы.
Таблица 2. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы.
Дисперс- ная фаза |
Дисперсионная среда |
Обоз-на-чение |
Название системы |
Примеры |
Газ |
Газ |
г/г |
(Дисперсная система не образуется.)– |
|
Жидкость |
г/ж |
Газовая эмульсия и пена |
Газированная вода, пузырьки газа в жидкости, мыльная пена |
|
Твердое тело |
г/т |
Твердая пена (пористое тело) |
Пенопласт, микропористая резина, пемза, хлеб, сыр |
|
Жидкость |
Газ |
ж/г |
Жидкая арозоль |
Туман, облака, струя из аэрозольного баллона |
Жидкость |
ж/ж |
Эмульсия |
Молоко, сливочное масло, майонез, крем, мазь, нефть |
|
Твердое тело |
ж/т |
Твердая эмульсия (капиллярная система) |
Жемчуг, опал , жидкость в пористых телах, грунт, почва |
|
Твердое тело |
Газ |
т/г |
Аэрозоль, порошок |
Пыль, дым, мука, цемент |
Жидкость |
т/ж |
Суспензия, золь (коллоидный раствор) гель, паста |
Глина, паста, ил, жидкие смазочные масла с добавкой графита или MoS |
|
Твердое тело |
т/т |
Твердый золь (Твёрдые гетерогенные системы) |
Сплавы, бетон, цветные стекла, минералы, композиционные материалы |
|
3) Большая поверхность раздела фаз вызывает сильное взаимодействие частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой, которое приводит к тому, что частицы дисперсной фазы окружаются молекулами и ионами дисперсионной среды (растворителя) или же приобретают довольно значительный электрический заряд.
По силе взаимодействия
дисперсной фазы с дисперсионной средой
коллоидные
системы
разделяют на лиофильные
(от греч.
–
растворяю,
–
люблю) и лиофобные
(от греч.
–
страх). Эти названия указывают на то,
что в лиофильных коллоидных системах
взаимодействие частиц с веществом
дисперсионной среды сильнее, чем в
лиофобных.
2. Лиофильные и лиофобные системы
Лиофильные дисперсные системы характеризуются сильным притяжением молекул дисперсионной среды к частицам дисперсной фазы. Вокруг частиц самопроизвольно образуются плотные и сравнительно устойчивые сольватные оболочки. При взаимодействии с молекулами воды говорят о гидрофильности дисперсной фазы и образовании гидратных оболочек. Если частицы распределены в маслоподобных органических веществах и окружены такими оболочками, говорят об олеофильности частиц. Лиофильные вещества (тела) растворяются в данной жидкости, набухают в ней или хорошо смачиваются.
В лиофильных коллоидах поверхность частиц сильно сольватирована и поверхностная энергия (поверхностное натяжение) на границе раздела фаз мала. Лиофильные коллоиды образуются в результате самопроизвольного диспергирования крупных частиц твердого вещества или капель жидкости на мельчайшие коллоидные частицы (или мицеллы). Лиофильные коллоиды термодинамически устойчивы и поэтому почти не разрушаются при постоянстве условий их образования.
Лиофильные системы самопроизвольно образуются в жидкостях без участия электролитов или поверхностно-активных веществ. Так, гидрофильные системы образуют желатин и крахмал, которые сначала набухают в воде и затем переходят в раствор (студень, кисель, крахмальный клей); альбумины, в том числе яичный белок, также растворяются в воде; натуральный каучук легко растворяется в бензине (резиновый клей). К лиофильным коллоидным системам относятся растворы обычного мыла в воде.
Важнейшая характеристика дисперсных систем – знак и величина заряда частиц. У частиц лиофильных коллоидов заряд или очень мал, или вообще отсутствует. Заряд на частице лиофильного коллоида изменяется очень легко при прибавлении небольших количеств электролитов. Изменение концентрации ионов водорода в растворе (рН) приводит к перезарядке частиц коллоидного раствора. В электрическом поле лиофильные коллоиды или не перемещаются, или перемещаются в любом направлении.
Лиофобные дисперсные системы характеризуются слабым взаимодействием между молекулами дисперсионной среды и частицами дисперсной фазы. Если дисперсионной средой является вода, говорят о гидрофобности системы, если органические маслоподобные вещества – об ее олеофобности. Частицы лиофобных веществ (тела) не растворяются, плохо смачиваются и не набухают в веществе дисперсионной среды. Лиофобные системы с концентрацией дисперсной фазы выше 1% получить не удается, а лиофильные коллоидные системы могут быть очень концентрированными.
О лиофильности или лиофобности системы можно судить по количеству теплоты, выделяющейся при растворении, набухании и смачивании. У лиофильных систем теплота взаимодействия намного больше, чем у лиофобных.
На гладкой поверхности лиофильного вещества капля жидкости растекается, образуя тонкий слой (пленку), а на лиофобной поверхности капля не растекается, образуя линзу или сплющенный шар. Количественной мерой лиофобности может служить величина угла между поверхностями капли и смачиваемого тела (краевой угол, или угол смачивания).
Лиофобные коллоидные системы по вязкости близки к дисперсионной среде, лиофильные системы имеют более высокую вязкость.
Лиофильные коллоидные растворы рассеивают свет слабее лиофобных.
Типичные лиофобные вещества – оксиды или сульфиды элементов металлического характера.
Принципиальное различие лиофобных и лиофильных коллоидных систем состоит в их термодинамических свойствах. Лиофобные системы – гетерогенные, и в этом отношении их нельзя относить к истинным растворам. Лиофильные системы – однофазные, гомогенные, обладающие многими свойствами истинных растворов. Вследствие высокой поверхностной энергии лиофобные системы термодинамически и кинетически неустойчивы. Лиофильные системы термодинамически устойчивы.
При распаде лиофобных коллоидов происходит укрупнение коллоидных частиц, которое сопровождается уменьшением энергии системы. Способность противостоять укрупнению частиц (агрегативная устойчивость) у лиофобной системы имеет временный характер и часто обусловлена наличием веществ (стабилизаторов), адсорбирующихся на поверхности частиц и препятствующих их слипанию (или слиянию).
