20. Дисперсные системы и их характеристика. Коллоидные растворы

Дисперсными системами называются гетерогенные системы, в которых одно вещество распределено в другом в виде частиц различных размеров.

Любая дисперсная система состоит по меньшей мере из двух частей — дисперсной фазы в виде совокупности мельчайших частиц вещества и дисперсионной среды, в которой распределена дисперсная фаза. Размеры частиц дисперсионной фазы (кристалликов, капелек, пузырьков) отличаются степенью дисперсности, величина которой прямо пропорциональна размеру частиц.

Классификация дисперсных систем

1. По степени дисперсности различают грубодисперсные системы (взвеси) с размером частиц более 100 нм и тонкодисперсные (коллоидные) с размером частиц от 1 до 100 нм.

Взвесь — смесь веществ, где твёрдое вещество распределено в виде мельчайших частиц в жидком веществе во взвешенном (не осевшем) состоянии.

Коллоидный раствор – это гетерогенная система, в которой граница раздела фаз может быть обнаружена только оптическим микроскопом. Предельным случаем тонкодисперсных систем являются истинные растворы.

Истинный раствор – это гомогенная однофазная система, в которой нет поверхности раздела, с размером частиц менее 1 нм, т.е. она состоит из отдельных ионов и молекул.

Можно сравнить: дисперсионная среда похожа на растворитель, а дисперсная фаза – на растворенное вещество.

2. По интенсивности взаимодействия частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды дисперсные системы делятся на две группы: лиофильные и лиофобные.

Лиофильные системы характеризуются тем, что молекулы дисперсионной среды в значительной степени взаимодействуют с частицами дисперсной фазы (сольватируются), образуя вокруг нее оболочку. Эти системы характеризуются низким значением поверхностного натяжения и имеют предельно высокую дисперсность. К таким системам относятся растворы ВМС (например, желатин, целлюлоза, крахмал и т.д.).

Лиофобные системы не образуют сольватной оболочки из дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы. В таких системах взаимодействие между частицами различных фаз значительно слабее. Значение межфазного поверхностного натяжения велико, вследствие чего система проявляет тенденции к самопроизвольному укрупнению частиц дисперсной фазы. Такие системы образуют неорганические и органические вещества плохо растворимые в данной среде.

3. По агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы.

Пути образования дисперсной системы:

1. Конденсационный – связан с зарождением новой фазы в перенасыщенной исходной фазе. Эта перенасыщенная исходная фаза впоследствии становится дисперсной средой.

2. Диспергационный – осуществляется при значениях поверхностного натяжения ниже некоторого критического значения.

3. Возможно образование дисп. системы в результате химической реакции в гомогенной среде. При этом продукты реакции при данных условиях находятся в агрегатном состоянии, отличном от материнской фазы.

21. Растворение как физико-химический процесс.

Раствор– это однородная смесь переменного состава, состоящая из растворяемого вещества, растворителя и продуктов их взаимодействия.

Раствор, в котором данное вещество при определённой температуре больше не растворяется, называется насыщенным, а раствор, в котором это вещество ещё может растворяться, ненасыщенным.

Растворы бывают концентрированными и разбавленными. Если в определённом объёме раствора содержится мало растворённого вещества, то такой раствор называется разбавленным, а если много – концентрированным. Однако совсем не обязательно, чтобы концентрированный раствор был насыщенным, а разбавленный – ненасыщенным. Например, если в 1 л раствора содержится 1 кг сахара, то понятно, что такой раствор будет очень концентрированным, но растворимость сахара настолько велика, что он может в данном растворе ещё растворяться, поэтому данный раствор является ненасыщенным. Или если в 1 л раствора содержится всего 1,5·10^{– 3}г аргентум хлорида, который больше не растворяется, то этот раствор из-за плохой растворимости AgCl уже будет насыщенным, но очень разбавленным, так как растворённого вещества в растворе содержится очень мало.

Кристаллогидраты

Если растворитель – вода, то продукты присоединения молекул воды к частицам растворяемого вещества называются гидратами, а процесс их образования –гидратацией.

Гидраты – очень неустойчивые соединения, и при выпаривании воды из раствора они легко разрушаются. Однако некоторые гидраты могут удерживать воду даже в твёрдом кристаллическом состоянии, например CuSO₄·5H₂O – медный купорос (купрум (II) сульфат пентагидрат), FeSO₄·7H₂O – железный купорос (феррум (II) сульфат гептагидрат), Na₂SO₄·10H₂O – глауберова соль (натрий сульфат декагидрат) и др. Такие вещества называюткристаллогидратами. Кристаллогидратами является большинство природных минералов. Много веществ получают в чистом виде в форме кристаллогидратов