Дисперсные системы любого типа, полученные в концентрированном состоянии (пасты, мази, густые золи, кремы, густые аэрозоли и т. п.), также относят к связнодисперсным системам. В концентрированных дисперсных системах независимое движение частиц дисперсной фазы затруднено, и для них характерна некоторая степень структурированности, что и позволяет их рассматривать как связнодисперсные системы.

Классификация дисперсных

систем по характеру распределения фаз, образованных дисперсными частицами и дисперсионной средой

•Согласно данной классификации наиболее распространенным

•видом дисперсных систем является система, состоящая из

•дисперсионной среды, представляющей собой сплошную

•(континуальную) макроскопическую фазу – газ, жидкость или твердое тело. В ряде случаев дисперсионная среда состоит из сообщающихся друг с другом тонких прослоек (каналов), размеры которых малы и соответствуют размерам частиц дисперсной фазы. По существу в этом случае обе фазы являются дисперсными. Такие системы называют биконтинуальными.

•Пример: пористая среда с частицами и порами

•дисперсных размеров.

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

•Коллоидные системы могут быть получены либо путем ассоциации (метод конденсации) молекул или ионов истинных растворов, либо увеличением степени раздробленности частиц ДФ грубодисперсных систем (метод диспергирования). При этом достигается коллоидная степень дисперсности (10-9–10-7 м–1).

•Диспергирование и конденсация – два общих подхода к получению не только золей, но и других дисперсных систем: порошков, суспензий,

•эмульсий.

лиофильных, реализуется самопроизвольное образование,причем образующиеся системы

термодинамически устойчивы

относительно процессов слипания (агрегации) частиц и соответственно последующего расслоения на отдельные фазы. Получение лиофильных систем не требует специальных приемов (например, введения стабилизатора) для повышения их устойчивости. Примерами - лиофильных систем могут быть критические эмульсии, мицеллярные растворы ПАВ, растворы некоторых ВМС (например, растворы яичного белка, крахмала или желатина в воде образуются самопроизвольно и в дальнейшем не расслаиваются).

Для лиофобных систем, напротив, характерно слабое взаимодействие между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды (малое сродство). Выигрыш энергии от сольватации частиц дисперсной фазы молекулами дисперсионной среды, а также увеличение энтропии системы не компенсирует полностью избыточную энергию на

межфазной поверхности, которая накапливается в системе в процессе диспергирования в результате увеличения площади

межфазной поверхности. Такие системы

термодинамически неустойчивы.

Они могут быть получены путем принудительного диспергирования или конденсации, т. е. для их образования требуется затратить внешнюю работу. Для стабилизации лиофобных систем необходимо присутствие стабилизатора, который концентрируется на межфазной поверхности и понижает общую энергию системы, а также образует оболочки, физически препятствующие агрегации частиц. Роль стабилизатора могут выполнять электролиты, ПАВ, белковые соединения и т. п. Лиофобными дисперсными системами являются, например, водные суспензии и золи твердых частиц (металлов, оксидов металлов и др.), которые слабо взаимодействуют с водой, эмульсии слабо взаимодействующих жидкостей (вспомните, например, как при приготовлении зеленого салата Вы смешиваете растительное масло и уксус), суспензии лекарственных средств в воде (Вы, наверное, не раз пользовались лекарствами с надписью «Перед употреблением взболтать!») и т. п.

Один из основных способов диспергирования материалов – это механическое диспергирование.

•механическое диспергирование – основной способ измельчения материалов, который применяется в промышленности и повсеместно встречается в природе. При механическом диспергировании преодоление межмолекулярных сил и накопление поверхностной

•энергии в процессе дробления происходят при совершении над системой внешней механической работы. Механическое диспергирование осуществляют различными способами: истиранием, раздавливанием, раскалыванием, распылением, барботажем (пропусканием струи воздуха через жидкость), встряхиванием, взрывом, действием звуковых и

•ультразвуковых волн и т. п.

Физическое диспергирование, в отличие от механического, предполагает использование таких приемов измельчения материалов, которые не требуют затрат механической работы (частного случая физической работы); при этом химический состав диспергируемых веществ и материалов, из которых изготовлены детали диспергирующих устройств, не изменяется. Это главным образом методы, основанные на использовании звуковых (чаще ультразвуковых) волн и электрического потенциала.

Так, для диспергирования не очень прочных материалов в настоящее время достаточно широко применяют ультразвуковой метод, основанный на возникновении в жидкости или твердом теле локальных сжатий или растяжений при прохождении волны высокой энергии, а также вследствие образования и «схлопывания» полостей, заполняемых растворенными в жидкости газами. Это явление называют

кавитацией.

К электрическим методам физического диспергирования относят

метод распыления заряженных частиц материалов в электрическом поле (его используют главным образом при дроблении жидкостей на капли) и метод

диспергирования в колебательном разряде высокого напряжения.

Таким образом, в зависимости от вида внешней работы диспергационные методы можно подразделить на механическое диспергирование и физическое (ультразвуковое и электрическое диспергирование)

В качестве физико-химических методов диспергирования рассматривают пептизацию и метод электрического распыления материалов в вольтовой дуге (метод Бредига).

Пептизацией называют переход осадков в коллоидный раствор под действием специальных стабилизирующих добавок (пептизаторов), либо за счет удаления из системы ионов, способствующих агрегации частиц. В роли

пептизаторов могут выступать раствор электролита, поверхностно-активного вещества или растворитель.