Глава 27 физикохимия дисперсных систем

П осле изучения этой главы вы должны знать:

• классификацию дисперсных систем и их свойства;

• природу и строение мицелл, общие свойства и различия лиофобных и лиофильных коллоидных систем;

• виды и причины устойчивости коллоидных растворов, факто­ры, вызывающие ее нарушение, явление коллоидной защиты;

• строение двойного электрического слоя, электрокинетиче­ский потенциал и электрокинетические явления в дисперсных сис­темах;

• основные особенности растворов биополимеров, гели и их свойства;

- основные свойства аэрозолей, суспензий, эмульсий. 27.1. ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ

В окружающей нас природе, как и в живом организме, редко встречаются индивидуальные химические вещества. Чаще мно­гообразие веществ, составляющих живую и неживую природу, представлено в виде растворов или в виде дисперсных систем.

Дисперсной системой называется гетерогенная систе­ма, в которой одна из фаз представлена мелкими час­тицами, равномерно распределенными в объеме другой однородной фазы.

Всякая дисперсная система состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Д исперсную фазу составляют мелкораздробленные час­тицы, равномерно распределенные в дисперсной системе. Дисперсионную среду составляет однородная непрерыв­ная фаза, в которой распределены частицы дисперсной фазы.

Классификация дисперсных систем. Дисперсные системы в природе отличаются огромным разнообразием, поэтому невозмож­но составить для них единую классификацию. В основе сущест­вующих классификаций лежат различные свойства дисперсных систем: размер частиц дисперсной фазы, агрегатное состояние дисперсной фазы и дисперсионной среды, характер взаимодейст­вия дисперсной фазы со средой, структурно-механические и дру­гие свойства.

По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды:
Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Обозначение	Название
Твердая	Газ	т/г Дымы, пыли
Жидкая	Газ	ж/г Туманы
Твердая	Жидкая	т/ж Суспензии, коллоидные растворы
Жидкая	Жидкая	ж/ж Эмульсии
Газ	Жидкая	г/ж Пены

По характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой:
Лиофобные системы: коллоидные растворы со стабилизатором (золи), суспензии, эмульсии, пены, аэрозоли	Лиофильные системы: коллоидные растворы ПАВ и ВМС
Слабое взаимодействие между дис­персной фазой и дисперсионной средой Образуются за счет затраты энер­гии извне Эндэргонический процесс Термодинамически неустойчивы Необходим стабилизатор	Сильное взаимодействие между дисперсной фазой и дисперсион­ной средой Образуются самопроизвольно Экзэргонический процесс Термодинамически устойчивы Стабилизатор не требуется

По структурно-механическим свойствам:
Свободнодисперсные системы: лиозоли, суспензии, эмульсии, кровь, аэрозоли (туманы, дымы, пыли)	Связнодисперсные системы: лиогели, студни, волокнистые и пористые капиллярные системы (костная ткань, биологические мембраны)
Дисперсная фаза подвижна, так как представлена отдельными не связанными между собой части­цами, более или менее равномер­но распределенными в объеме дис­персионной среды	Дисперсная фаза практически не­подвижна, так как образует сплош­ную структуру (сетку, каркас), внутри которой заключена дис­персионная среда

Биологические объекты (мышечные и нервные клетки, волок­на, кровь и другие биологические жидкости) кроме истинно рас­творенных веществ содержат частицы размером 10^-9-10^-6 м, вслед­ствие чего их можно рассматривать как коллоидные растворы.

Коллоидные растворы, как и другие дисперсные системы, могут быть лиофобными и лиофильными. И в тех, и в других структурными единицами являются мицеллы - микроструктуры, образующиеся при взаимодействии компонентов дисперсной фа­зы и дисперсионной среды. Различный характер этого взаимо­действия обусловливает различное строение мицелл в лиофобных и лиофильных коллоидных растворах, а также условия их существования и стабильность.