Лекція №17 Одержання і очистка дисперсних систем

План лекції

1. Класифікація дисперсних систем.

2. Одержання дисперсних систем. Методи диспергування і конденсації.

3. Методи очистки дисперсних систем.

Рекомендована література: [1] С.496-500, 520-526, [2] С.101-104, [3] С.101-105, 121-125, 181-183, [4] С.160-162.

17.1 Класифікація дисперсних систем

Дисперсними називають системи, в яких одна з речовин знаходиться у подрібненому стані, тобто розподілена у гомогенному середовищі у вигляді часточок певного розміру. Сукупність часточок називають дисперсною фазою, а середовище, в якому вони розподілені – дисперсійним середовищем. Дисперсні системи за розмірами часточок поділяються на: грубодисперсні (а  100 нм); колоїднодисперсні (а = 1...100 нм); молекулярно-дисперсні (а 1 нм), де а – розмір часточок.

Дисперсні системи класифікують також за агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища. Відповідна класифікація наведена у табл. 17.1, де стан речовин позначено літерами: Г – газоподібний, Р – рідкий і Т – твердий.

За інтенсивністю міжмолекулярної взаємодії між часточками дисперсної фази і молекулами дисперсійного середовища дисперсні системи поділяють на ліофобні і ліофільні. У ліофільних системах молекули середовища інтенсивно взаємодіють з часточками дисперсної фази, утворюючи навколо них сольватні оболонки. Ліофільні колоїди, наприклад розчини ПАР, утворюються самочинно. Системи відносять до ліофобних, якщо в них міжмолекулярна взаємодія незначна. До них відносяться розбавлені розчини малорозчинних солей і основ.

17.2 Одержання дисперсних систем

Дисперсні системи одержують шляхом подрібнення речовин – методи диспергування або шляхом об'єднання молекул та іонів у часточки колоїдного ступеню дисперсності – методи конденсації.

Механічне диспергування полягає у розмелюванні речовини дисперсної фази. Для цього застосовують млини різних типів. Електричне диспергування застосовують для добування ліофобних золів металів. Електроди з металу, золь якого мають добути, занурюють у рідину, зближують їх і пропускають електричний струм під напругою. Виникає "вольтова дуга". У зоні її дії від електродів відриваються часточки металу, які переходячи у рідке середовище утворюють золь. Ультразвукове диспергування вельми ефективний метод руйнування таких неміцних речовин, як крохмаль, желатин тощо. Механізм дії ультразвуку полягає у тому, що звукові хвилі створюють в об’ємі речовини порожнини, які почергово стикаються і розширюються, що призводять до руйнації і подрібнення матеріалу.

Конденсаційні методи поділяються на фізичні і хімічні. До фізичних відносять методи конденсації пари і заміни розчинника. Метод конденсації пари призводить до утворення аерозолів, якщо під час зниження температури тиск пари над рідиною стає вище її насиченого тиску. При цьому у газовій фазі виникає нова фаза – туман. Метод заміни розчинника призводить до утворення ліозолів, якщо до розчину додають інший розчинник, в якому розчинена речовина погано розчиняється. Метод хімічної конденсації зводиться до утворення під час перебігу хімічних реакцій малорозчинних речовин, молекули яких злипаються між собою, утворюючи колоїдні часточки.

Таблиця 17.1 – Класифікація дисперсних систем

Дисперсна фаза	Дисперсійне середовище	Назва системи	Приклади
Г	Г	Гомогенна	Суміш газів, повітря
Г	Р	Рідка піна	Мильна або пивна піна
		Газова емульсія	Газовані напої
Г	Т	Тверда піна	Зефір, пемза, хліб
Р	Г	Аерозоль	Туман, хмари
Р	Р	Емульсія	Молоко, крем
Р	Т	Тверда емульсія	Бісквіт, вологий ґрунт
Т	Г	Аерозоль	Дим або пил у повітрі
Т	Р	Суспензія, золь	Пісок або мул у воді
Т	Т	Твердий золь	Сплави металів, емалі