5.2 Неоднородные системы и их свойства

Неоднородными называются системы, состоящие, как минимум, из двух фаз: внутренней, дисперсной фазы, находящейся в мелкораздробленном состоянии, и внешней фазы, или дисперсионной среды, окружающей частицы дисперсной фазы. Фазы, составляющие систему, могут быть механически отделены друг от друга.

5.2.1 Классификация неоднородных систем

В зависимости от физического состояния дисперсионной среды неоднородные системы делятся на газовые и жидкие.

К газовым неоднородным системам относятся:

 пыли и дымы – системы, состоящие из газа и распределенных в нем частиц твердого вещества. Диаметр частиц пыли от 3 до 70 мкм, а у дымов от 0,3 до 5 мкм;

 туманы – системы, состоящие из газа и распределенных в нем капелек жидкости с размерами от 0,3 до 3 мкм, образовавшихся в результате конденсации.

В общем случае подобные системы, состоящие из твердых или жидких частиц, взвешенных в газообразной среде, называются аэрозоли.

К жидким неоднородным системам относятся:

 суспензии – системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров последних суспензии подразделяют на грубые (более 100 мкм), тонкие (от 0,5 до 100 мкм) и мути (от 0,1 до 0,5 мкм);

 эмульсии – системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не смешивающейся с первой;

 пены – системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа. Эти газожидкостные системы по своим свойствам близки к эмульсиям.

В общем случае для эмульсий и пен характерно такое свойство, как инверсия фаз – переход дисперсной фазы в сплошную среду или наоборот.

5.2.2 Свойства неоднородных систем

5.2.2.1 Размер и форма частиц в основном зависят от происхождения неоднородных систем или от методов их получения. В этом случае системы могут быть монодисперсными (частицы одного размера) и полидисперсными (частицы разных размеров). В большинстве случаев неоднородные системы полидисперсны по своему составу. Поэтому их принято характеризовать фракционным или дисперсным составом, т.е. процентным содержанием частиц различного размера. Фракционный состав неоднородных систем определяется ситовым и микроскопическим анализами и характеризуется кривыми гранулометрического состава (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Кривая гранулометрического состава

(кривая распределения частиц разных размеров)

5.2.2.2 Укрупнение дисперсных систем. Большинство дисперсных систем неустойчивы, т.е. имеют тенденцию к укрупнению. Процесс укрупнения твердых частиц вследствие их слипания называется коагуляцией. Процесс укрупнения капель или пузырей путем их слияния называется коалесценцией.

5.2.2.3 Содержание дисперсной фазы (х, % об.) определяется объемным соотношением фаз, составляющих систему.

5.2.2.4 Физические и химические свойства – свойства, которые определяют такие их характеристики, как токсичность, агрессивность, летучесть, взрыво- и пожароопасность, химическая стойкость и стабильность (характеризуется агрегативной и кинетической устойчивостью дисперсных систем).