2. Дисперсные системы

Дисперсной¹ называют систему, состоящую из дисперсной фазы – совокупности раздробленных частиц (кристалликов, капель, пузырьков) и сплошной непрерывной дисперсионной среды, в которой во взвешенном состоянии находятся эти частицы.

Дисперсные системы характеризуются двумя признаками: гетерогенностью – это качественная их характеристика, и дисперсностью – количественная характеристика.

Гетерогенность указывает на наличие межфазной поверхности, на различие в природе (полярности) и структуре фаз. Количественная характеристика гетерогенности – величина поверхностного натяжения (σ). Она определяет степень гетерогенности, разность перехода от одной фазы к другой.

Дисперсность – степень раздробления (диспергирования) вещества на частицы. Степень дисперсности вещества – величина, обратная линейному размеру частиц:

D = 1/l [м^-1],

где l – основной размер частицы.

Количественной мерой дисперсности частиц служит их удельная поверхность S_уд – отношение суммарной поверхности раздела дисперсной фазы (1) с дисперсионной средой (2) к общей массе частиц:

S_уд = S_1,2 / m [м² /г].

Соответственно, чем меньше размер частиц, тем выше дисперсность и больше удельная поверхность.

Дисперсность фаз приводит к значительному увеличению площади поверхности раздела, поэтому дисперсные системы имеют высокоразвитую поверхность. Та­ковыми являются сыпучие и пористые материалы, почва, кожа, ткани, бумага, некоторые продукты питания (хлеб, молоко), суспензии, эмульсии, пасты, пены.

Суспензия (от позднелат. suspensio – подвешивание, от лат. suspend − подвешиваю) – дисперсная система, состоящая из жидкой дисперсионной среды и твёрдой дисперсной фазы. В отличие от высокодисперсных систем, в суспензиях частицы сравнительно быстро выпадают в осадок или всплывают. Эмульсия (от новолат. emulsio, от лат. emulgeо – дою, выдаиваю; одной из первых изученных эмульсий было молоко) – дисперсная система с жидкой дисперсионной средой и жидкой (реже газовой) дисперсной фазой. Паста (от итал. pasta – тесто) – вещество в виде вязкой, тестообразной массы. Пена – ячеистая грубодисперсная система, в которой пузырьки газа или пара, представляющие собой дисперсную фазу, разделены тонкими прослойками жидкой или твёрдой дисперсионной среды.

2.1. Классификация дисперсных систем

Дисперсные системы можно классифицировать по степени дисперсности их дисперсной фазы (табл. 1), или по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды (табл. 2).

Таблица 1

Классификация дисперсных систем в зависимости от размера частиц дисперсной фазы

Системы			Размер частиц, м		Дисперс-ность, м–1		Число атомов в одной частице		Отдельные представители
Грубодисперсные, Sуд. > 1 м2/г			> 10–5 (>10 000 нм)		< 105		> 1018		Крупы, сахарный песок, растворы крахмала, грунт, капли дождя, гранулы лекарств
Среднедисперсные	Микрогетерогенные, Sуд. ≈ 1 м2/г	10–7-10–5 (100- 10 000 нм)		105-107		>109		Суспензии, эмульсии, пены, крошки, растворимый кофе, сажа, сахарная пудра, эритроциты, растворы высокомолекулярных соединений
	Предельно высоко- или ультра-микрогетерогенные коллоидные с высокоразвитой поверхностью раздела, Sуд. ≈ 1000 м2/г	10–9-10–7 (1-100 нм)		107-109		109-103 и менее		Твёрдые золи, лиозоли, аэрозоли, сок растений, рубиновые стёкла, наночастицы металлов и полимеров, нанотрубки, нитевидные кристаллы
Высокодисперсные или истинные растворы – гомогенные системы, не имеющие поверхности раздела, S уд. = 0			10–10-10–9 (0,1-1 нм)		109-1010		десятки		Растворы электролитов (ионнодисперсные) и неэлектролитов (молекулярно-дисперсные)

В зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды различают девять типов дисперсных систем, поскольку дисперсная фаза и дисперси­онная среда могут быть газообразными (Г), жидкими (Ж) и твёрдыми (Т) (табл. 2).

Таблица 2