Дисперсные системы

Дисперсные системы изучали Ф. Сельми, М.Фарадей, Т. Грем, И.Г Борщев, Во. Оствальд, Г. Фрейндлих, А.В. Думанский, Н.П. Песков и др.

1. Виды дисперсных систем: золи Т/Ж, суспензии Т/Ж, аэрозоли Т/Г или Ж/Г (Т или Ж/Г), эмульсии Ж/Ж, пены Г/Ж, порошки Т/Г. Различие суспензий и золей – размер дисперсной фазы. От аэрозолей порошки отличаются гораздо большей концентрацией твердых частиц.

2. Классификация дисперсных систем:

I) по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды известны 8 систем.

Таблица 1

Диспер­с­ная фаза	Диспер­сионная среда	Услов­ное обо­значе­ние	Тип дисперсных систем	Примеры
Твердая	Твердая Жидкая Газообр.	Т/Т Т/Ж Т/Г	Минералы, сплавы Суспензии, золи Аэрозоль, порошки	Рубин, бриллиант, сталь Взвеси, глина, краски с твердыми пигментами, пасты, золи металлов в воде, лекарственные препараты. Пыль, дым, порошки, в том числе как лекарственные препараты.
Жидкая	Твердая Жидкая Газообр.	Ж/Т Ж/Ж Ж/Г	Пористые тела Эмульсии Аэрозоль	Жемчуг, опал, жидкость в пористых телах, адсорбенты (в жидкостях), почвы Кремы, молоко, майонез, природная нефть Туманы, облака, лекарственные пре­параты.
Газооб­раз­ная	Твердая Жидкая	Г/Т Г/Ж	Пористые тела Пена	Твердые пены, пемза, хлеб, адсорбенты (в газах). Взбитые сливки; пены: мыль­ные, протии­вопожарные, фтотационные; лекарст­венные препараты.

По Зигмонди: солидозоли – системы с твердой дисперсионной средой; лиозоли (золи) – с жидкой дисперсионной средой; аэрозоли – с газообразной дисперсионной средой.

II) по степени дисперсности(по размеру частиц дисперсной фазы). это гетерогенные системы, неустойчивы.

а) грубодисперсные с размером частиц более 10^-7м – суспензии, эмульсии, порошки, пены; это гетерогенные системы, неустойчивы.

б) коллоидные системы с размером частиц от 10^-7 – 10^-9м - золи; это ультрамикрогетерогенные системы (гетерогенность обнаруживается только с помощью ультрамикроскопа), довольно устойчивы.

В этом разделе традиционно, для сравнения, рассматривают истинные растворы:

• молекулярно-дисперсные системы, имеющие частицы порядка 10^-10м. Это, как правило, растворы неэлектролитов (спирт, глюкоза, мочевина) и слабых электролитов (уксусная кислота);

• ионно-дисперсные системы, имеющие частицы меньше 10^-10м, это растворы электролитов (раствор хлорида натрия.

Растворы – гомогенные системы, они устойчивы.

III) по межфазному взаимодействию. В зависимости от интенсивности взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды различают системы:

- лиофильные – сильное взаимодействие дисперсной фазы и дисперсионной среды (дисперсная фаза хорошо смачивается, набухает или растворяется). Пример лиофильных систем – растворы мыл (натриевые и калиевые соли высших карбоновых кислот), алкалоидов (азотсодержащие органические основания природного происхождения), таннидов (или таннины – фенольные соединения растительного происхождения, содержащие большое количество групп –ОН), некоторых красителей. Образуются самопроизвольно и являются обратимыми. Термодинамически устойчивыми.

- лиофобные – слабое взаимодействие дисперсной фазы и дисперсионной среды (дисперсные частицы плохо смачиваются, не набухают и не растворяются.). Лиофобные - коллоиды малорастворимых веществ: металлов, гидроксида железа (III), в биологических системах – нерастворимые соли кальция, магния, холестерин. Лиофобные золи могут существовать длительное время только в присутствии стабилизаторов и являются необратимыми. Термодинамически неустойчивые.

Если дисперсионной системой является вода, то соответствующие системы называются гидрофильными или гидрофобными.

IV) по структуре: связаннодисперсные, свободнодисперсные рис.1.

Свободнодисперсные – частицы дисперсной фазы не связаны между собой – сус­пен­зии, эмульсии, золи, аэрозоли, лекарственные пасты (цинковая паста).

Связаннодисперсные – частицы дисперсной фазы образуют пространственную сетку и фаза не может свободно перемещаться – гели («студнеобразное» состояние, получены из золей) и студни (ВМС), пены, биологические мембраны, твердые растворы (сплавы), пористые тела.

Деление условно. Процессы структурообразования, протекающие в свободно­дисперсных системах, могут закончиться образованием связаннодисперсных систем. Золь переходит в гель. И наоборот. Наблюдается тиксотропия – обратимое изменение физико-механических свойств системы.

твердый коллоид	↔ гель	↔ золь
	связаннодисперсная система	свободнодисперсная система