8.2. Микрогетерогенные системы

Микрогетерогенные системы имеют особенности:

• частицы дисперсной фазы имеют размеры от 1 мкм и выше, т. е. указанные системы занимают промежуточное положение между коллоидными растворами и макросистемами;

• все указанные системы характеризуются наличием большой межфазной поверхности, что обусловливает их термодинамическую неустойчивость – стремление к укрупнению частиц дисперсной фазы;

• агрегативная устойчивость обес­печивается введением стабилизаторов: низкомолекулярных электролитов, ПАВ, полимеров.

В зависимости от природы стабилизатора, реализуются несколько факторов устойчивости: электростатический, адсорбционно-сольватный, структурно-механический, энтропийный, гидродинамический.

Наряду с общими свойствами каждая из дисперсных систем имеет свои особенности.

8.2.1. Суспензии

Суспензии – это микрогетерогенные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой (Т/Ж).

В зависимости от частичной концентрации дисперсной фазы, суспензии делятся на разбавленные и концентрированные, называемые пастами.

Разбавленные суспензии являются свободнодисперсными системами и имеют много общего с лиофобными золями. Подобно лиофобным золям их получают диспергационными и конденсационными методами. Как правило, на поверхности частиц суспензий возникает ДЭС, который обеспечивает их агрегативную устойчивость. При добавлении электролитов сус­пензии, подобно лиозолям, коагулируют, образуя крупные агрегаты. При наложении внешнего электрического поля происходят, правда в меньшей степени, чем у золей, электрокинетические явления.

Вместе с тем частицы дисперсной фазы в суспензиях имеют значительно большие размеры (более 10^-5 см), чем частицы золей. Этим обусловлены их су­щественные различия:

• суспензии кинетически неустойчивы и быстро седиментируют;

• молекулярно-кинетические свойства – броуновское движение, диффузия, осмос проявляются слабо или не проявляются совсем;

• суспензии практически не рассеивают свет, преиму­щественно отражая или поглощая его, частицы дис­персной фазы видны в обычный микроскоп;

• вследствие малой удельной поверхности частиц дисперсной фазы суспензий слабо выражены поверхност­ные явления.

Концентрированные суспензии – пасты представля­ют собой связнодисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы взаимодействуют, образуя пространственные структуры. Для этих систем определяющими являют­ся структурно-механические свойства, которые характеризуются такими параметрами, как вязкость, упругость, пластичность и др.

8.2.2. Эмульсии

Эмульсией называется микрогетерогенная система, состоящая из взаимнонерастворимых жидкостей, распределенных одна в другой в виде капелек.

В зависимости от природы дисперсной фазы и дисперсионной среды, эмульсии подразделяются на прямые (М/В) и обратные (В/М). В первом случае непрерывной средой является вода, а во втором случае – масло.

Большинство эмульсий относятся к лиофобным системам и являются термодинамически неустойчивыми. Для их стабилизации используются специальные вещества – эмульгаторы. В качестве эмульгаторов применя­ют неорганические электролиты, коллоидные ПАВ, ВМС, высокодисперсные порошки.

Устойчивость эмульсий зависит от межфазового поверхностного натяжения. В тех случаях, когда поверхностное натяжение мало, эмульсия образуется самопроизвольно (без эмульгатора) и является термодинамически устойчивой.

От природы эмульгатора зависит не только устойчивость, но и тип образующейся эмульсии. При изменении природы эмульгатора может происходить обращение фаз эмульсии (переход М/В → В/М или обратно).

В зависимости от концентрации дисперсной фазы, эмульсии делятся на разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные.

Разбавленные эмульсии по своим свойствам близки к лиофобным золям:

• вследствие малых размеров частиц они седиментационно устойчивы;

• проявляются молекулярно-кинетические свойства – броуновское движение, диффузия;

• рассеивают падающий свет;

• коагулируют (коалесцируют) под действием электро­литов в соответствии с правилом Шульце-Гарди.

Концентрированные эмульсии седиментационно неустойчивы – вследствие высокой концентрации капли находятся в контакте и легко наступает коалесценция. Устойчивость таких эмульсий зависит только от эмульгатора.

Высококонцентрированные эмульсии – по своим свой­ствам сходны со структурированными коллоидными системами – гелями.