51.Дисперсные системы. Структура. Дисперсная фаза, дисперсионная среда. Степень дисперсности.

Дисперсные системы - это гетерогенные системы, состоящие из двух или более фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними. Одна из фаз образует непрерывную дисперсионную среду (ДС), по объёму которой распределена дисперсная фаза (ДФ), состоящая, как правило, из множества мелких твёрдых частиц, жидких капелек или пузырьков газа.

Степень дисперсности есть величина, показывающая, какое число частиц можно вплотную уложить на отрезке длиной в 1 м.

В дисперсных системах частицы дисперсной фазы редко бывают одинакового размера. Их можно получить такими только искусственно, пользуясь специальными приемами. В этом случае образовавшиеся системы называются монодисперсными. Реальные системы чаще всего являютсяполидисперсными и размеры частиц дисперсной фазы в них лежат в определенном интервале.

Поперечный размер частиц дисперсной фазы, а Название системы < 10–9 м Молекулярно(ионно)-дисперсные системы (истинные растворы) 10–9 м ÷ 10–7 м Коллоидно-дисперсные системы (золи) 10–7 м ÷ 10–5 м Грубо-дисперсные системы

52.Классификация дисперсных систем.

по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Название и пример
Газообразная	Газообразная	Дисперсная система не образуется
Газообразная	Жидкая	Газовые эмульсии и пены
Газообразная	Твёрдая	Пористые тела: поролон пемза
Жидкая	Газообразная	Аэрозоли: туманы, облака
Жидкая	Жидкая	Эмульсии: нефть, крем, молоко, маргарин, масло
Жидкая	Твёрдая	Капилярные системы: Жидкость в пористых телах, грунт, почва
Твёрдая	Газообразная	Аэрозоли (пыли, дымы), поршки
Твёрдая	Жидкая	Суспензии: пульпа, ил, взвесь, паста
Твёрдая	Твёрдая	Твёрдые системы: сплавы, бетон

По подвижности частиц дисперсной фазы (по структуре) дисперсные системы делят на две группы: свободнодисперсные, частицы которых могут перемещаться в среде независимо друг от друга (золи, суспензии, эмульсии, мицеллярные растворы ПАВ, аэрозоли) и связнодисперсные, подвижность частиц в которых сильно затруднена или вообще невозможна. Связнодисперсные системы, в свою очередь, подразделяются на системы с твёрдой дисперсионной средой (твёрдые золи, твёрдые эмульсии) и системы с гелеобразной структурой – гели,студни.

По характеру взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды

1) Лиофобные системы. В этом случае граничащие фазы сильно различаются по природе, химическому составу, строению (эмульсии вода/масло и масло/вода, латексы, золи нерастворимых в воде веществ). Для таких систем характерно весьма слабое межмолекулярное взаимодействие дисперсной фазы с дисперсионной средой. Такие системы не могут возникать самопроизвольно, они термодинамически неустойчивы, находятся в метастабильном состоянии, требуют специальной стабилизации. При снятии действия стабилизатора частицы при столкновениях слипаются за счет действия сил межмолекулярного притяжения в агрегаты, укрупнение которых приводит к расслоению системы на две макрофазы с минимальной поверхностью раздела и следовательно, с минимальной поверхностной энергией. Такой процесс слипания частиц при их столкновениях называется коагуляцией.

2) Лиофильные системы характеризуются сильным межмолекулярным взаимодействием между дисперсной фазой и дисперсионной средой и весьма низким значением свободной поверхностной энергии (σ → 0), при их образовании ΔG < 0, т.е. они способны образовываться в результате самопроизвольного диспергирования, являются термодинамически устойчивыми. Примеры – критические эмульсии, растворы мыл выше критической концентрации мицеллообразования.

53. Методы получения и очистки коллоидных растворов.

Для получения коллоидных систем, применяют, в основном, 2 метода:

1. Дисперсионный метод – используют дробление твердого вещества до частиц, размером, соответствующих коллоидам. Измельчение производят:

• механически при помощи шаровых мельниц, гомогенизаторов или ультразвуковых дезинтеграторов;

• с помощью физико-химических способов, таких как пептизация, добавление поверхностно–активных веществ.

2. Конденсационный метод — укрупнение частиц путем агрегации молекул или ионов, до размеров, соответствующих коллоидам. Это можно реализовать следующими способами:

• испарение растворителя;

• замена растворителя;

• осуществление реакций, в результате которых образуются малорастворимые или нерастворимые вещества – реакции окисления – восстановления, разложения, гидролиза и др.

СПОСОБЫ ОЧИСТКИ КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ

Коллоидные растворы могут содержать примеси, снижающие их стабильность, вследствие чего производят их очистку. Для этого используют такие методы, как диализ, электродиализ, фильтрация и ультрафильтрация.

• Диализ — удаление низкомолекулярных соединений с помощью мембран, способных задерживать коллоидные частицы и пропускать частицы меньшего размера. Прибор, используемый в этих целях, называют диализатором.

• Электродиализ – используется для увеличения скорости диализа посредством электрического поля. Прибор, используемый для проведения электродиализа, называют электродиализатором. Он состоит из трех частей: средняя часть отделена полупроницаемыми мембранами от соседних частей, соединенных с электродами. Коллоидный раствор помещается в среднюю часть электродиализатора. При создании электрического поля, находящиеся в коллоидном растворе катионы, начинают движение через мембрану к катоду, а анионы – к аноду.

• Фильтрация и Ультрафильтрация – это процесс отделения примесей от коллоидных частиц путем фильтрования коллоидного раствора через полупроницаемые мембраны под давлением.

54. Диализ — удаление низкомолекулярных соединений с помощью мембран, способных задерживать коллоидные частицы и пропускать частицы меньшего размера. Прибор, используемый в этих целях, называют диализатором.

Электродиализ – используется для увеличения скорости диализа посредством электрического поля. Прибор, используемый для проведения электродиализа, называют электродиализатором. Он состоит из трех частей: средняя часть отделена полупроницаемыми мембранами от соседних частей, соединенных с электродами. Коллоидный раствор помещается в среднюю часть электродиализатора. При создании электрического поля, находящиеся в коллоидном растворе катионы, начинают движение через мембрану к катоду, а анионы – к аноду.

Фильтрация и Ультрафильтрация – это процесс отделения примесей от коллоидных частиц путем фильтрования коллоидного раствора через полупроницаемые мембраны под давлением.