Таким образом, самые важные и неотъемлемые черты всякой дисперсной системы – гетерогенность и

высокая дисперсность – полностью определяют свойства и поведение этих систем.

Одной из центральных проблем коллоидной химии является рассмотрение изменения свойств по мере увеличения степени раздробленности (дисперсности) дисперсной фазы. Говоря о раздробленности, необходимо знать ее количественную характеристику.

основные характеристики являются количественной

мерой раздробленности вещества

•1. Характеристический размер частиц – a; [см, м].

•Для сферических частиц это диаметр сферы d, для кубических –

•ребро куба l. Для определения размеров частиц неправильной формы существует несколько способов (. Причем иногда удобно пользоваться микрофотографиями частиц и определять их размер по диаметру Мартина (линия, которая делит площадь проекции частицы на две части) или с помощью прозрачных шаблонов, где d соответствует диаметру окружности, которая имеет то же поперечное сечение, что и частицы.

2.Дисперсность (раздробленность) – D.

Это величина, обратная характеристическому размеру частиц:

D = 1/a; [см–1, м–1].

3.Удельная поверхность – S уд.

Это площадь межфазной поверхности, отнесенная к единице объема дисперсной фазы или ее массы.

Как влияет геометрия частиц на величину площади удельной поверхности

•Пусть материал с плотностью ρ существует в виде цилиндрических

•частиц с радиусом R и длиной L. Площадь каждой цилиндрической

•частицы равна сумме площадей двух оснований и поверхности

•цилиндра:

•S = 2πR2 + 2πRL

.

•Объем каждой цилиндрической частицы равен πR2L, а ее масса –

•ρπR2L .

•Для ансамбля из n частиц суммарная площадь, поделенная на

•суммарную массу, и даст удельную поверхность:

•S = n(2πR2 + 2πRL) / ρπR2L = 2/ρ( 1/L + 1/R)

Следующим вариантом классификации дисперсных систем является классификация по числу характеристических

размеров или по геометрической форме частиц дисперсной фазы

-трехмерные или корпускулярные (твердые частицы, капли,пузыри): пыль, туман, почва, растворимый кофе, эритроциты в плазме крови, яичный белок, муть в природных водах, вирусы, бактерии;

- двумерные или фибриллярные (нити, поры, волокна): паутина,волосы, тонкие поры в угле, хлебобулочных изделиях, капилляры,нервные клетки, мышечные волокна;

-одномерные или ламинарные (пленки): пленки нефти или маслана воде, защитные пленочные покрытия на металлах, «просветляющие»оптику пленки, тонкие полимерные пленки (мембраны), в том числе клеточные мембраны.

дисперсные системы состоят из

дисперсной фазы и дисперсионной среды. При этом необходимым условием

существования дисперсных систем является нерастворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде

лиофильные (гидрофильные, если ДС – вода): мицеллярные растворы ПАВ, критические эмульсии, микроэмульсии, водные растворы некоторых природных ВМС, например, белков (желатина, яичного белка), полисахаридов (крахмала). Для них характерно сильное взаимодействие частиц ДФ с молекулами ДС. В предельном случае наблюдается полное растворение. Лиофильные дисперсные системы образуются самопроизвольно вследствие процесса сольватации. Термодинамически агрегативно устойчивы. Возрастание энергии в процессе диспергирования, связанное с увеличением поверхности, компенсируется уменьшением энтропии в процессе сольватации и ростом энтропии за счет участия частиц в поступательном броуновском(тепловом) движении.

Термодинамически агрегативно устойчивы, т.е.устойчивы в отношении образования агрегатов коллоидных частиц.

Процесс слипания коллоидных частиц называют коагуляцией, а в случаечастиц жидкости –

коалесценцией. В более широком смысле термин «коагуляция» используется для обозначения явления потери золямиустойчивости, т.е. полного разделения фаз в золе;

лиофобные (гидрофобные, если ДС – вода): эмульсии, суспензии,

золи. Для них характерно слабое взаимодействие частиц ДФ с молекулами ДС. Самопроизвольно не образуются, для их образования необходимо затратить работу. Термодинамически агрегативно неустойчивы (т. е. имеют тенденцию к самопроизвольной агрегации частиц дисперсной фазы), их относительная устойчивость (так называемая метастабильность) обусловлена кинетическими факторами

(т. е. низкой скоростью агрегации).

Взаимодействие частиц дисперсной фазы при выделении классификационных типов дисперсных систем

•В соответствии с кинетическими свойствами дисперсной фазы различают свободнодисперсные и

связнодисперсные системы.

•Выделяют также разбавленные и концентрированные системы. В связнодисперсных системах одна из фаз структурно закреплена (между частицами реализуется взаимодействие, они «связаны» друг с другом), и ее частицы не могут перемещаться свободно. В свободнодисперсных системах частицы обособлены и участвуют в тепловом движении и диффузии. В разбавленных связнодисперсных системах частицы

•образуют сплошную пространственную сетку (дисперсную структуру) – возникают гели.