1. Суспензии

Суспензии — очень распространенные микрогетерогенные си­стемы с размером частиц 10^-7...10^-5; К ним относятся глинистые, цементные и известковые «растворы», масляные краски. Суспен­зии играют важную роль в производстве инсектицидов и фунги­цидов. Велико значение их в почвенной агротехнике.

Отличаясь от лиофобных коллоидов в основном только более низкой степенью дисперсности суспензии, в принципе, могут быть получены как конденсационными, так и дисперсными методами. Однако практически их получают путем диспергирования нерас­творимых твердых веществ в жидкой среде или взмучиванием в этой среде предварительно полученного порошка.

Благодаря низкой степени дисперсности в суспензиях слабо проявляется или отсутствует такое молекулярно-кинетическое свойство, как броуновское движение, а значит, и диффузия. Осмотическое давление, весьма слабо выраженное в лиофобных коллоидах, в суспензиях практически не обнаруживается, так как частичная концентрация в них еще меньше чем в лиофобных коллоидах. Вязкость разбавленных суспензий мало отличается от вязкости дисперсионной среды. Высококонцентрированные суспензии (пасты) имеют свойства структурированных систем и характеризуются высокой вязкостью.

Суспензии не проявляют светорассеяния, и к ним неприменим закон Релея, так как размер частиц в суспензиях исключает возможность дифракции.

Вследствие низкой степени дисперсности суспензии являются кинетически неустойчивыми системами (они легко седиментируются), а для достижения агрегативной устойчивости необхо­димо выполнение, по крайней мере, одного из двух условий: 1) смачиваемость поверхности частиц дисперсной фазы диспер­сионной средой, 2) наличие стабилизатора. Добавляемый ста­билизатор вводят либо в виде ионов, заряжающих и стабилизи­рующих частицы суспензии, либо в виде поверхностно-активных веществ, либо в виде защитного высокомолекулярного соеди­нения. Если стабилизатор отсутствует, но частицы суспензии хорошо смачиваются дисперсионной средой, то на их поверхно­сти образуется сольватная оболочка, обладающая упругими свойствами и препятствующая соединению частиц в крупные агре­гаты.

Рис. 135. Стабилизация суспензии сажи в воде поверхностно-активным веществом.

Примером агрегативно-устойчивых суспензий без стабилизатора с сольватационным механизмом устой­чивости являются суспензии кварца в воде и сажи в бензоле. Так как кварц хорошо смачивается водой,

а сажа — бензолом, эти суспензии агрегативно-устоичивы без третьего компонента — стабилизатора. Если активным веществом заменить дисперсионную среду, ис­ключив тем самым смачивание (например, размешать порошок сажи в воде), то получается агрегативно-неустойчивая система.

При этом частицы сажи с водой не смачиваются, гидратная обо­лочка на поверхности частиц не образуется, и незащищенные частички легко соединяются друг с другом. Такой суспензии можно придать устойчивость, вводя в нее третий компонент — стабилизатор — поверхностно-активное вещество, растворимое в дисперсионной среде. Молекулы поверхностно-активного веще­ства, адсорбируясь на частицах сажи неполярными группами, сообщают поверхности частиц свойство смачиваться водой, т. е. гидрофилизируют ее (рис. 135). В результате смачивания обра­зуется гидратная оболочка, которая обеспечивает агрегативную устойчивость суспензии. Неустойчивую суспензию тоже можно сделать устойчивой, если добавить в дисперсионную среду рас­творимое в ней поверхностно-активное вещество (стеариновую или олеиновую кислоту). Таким образом, механизм стабилиза­ции носит адсорбционный характер.

Если в качестве стабилизаторов в суспензию добавляют высо­комолекулярные соединения, механизм их действия аналогичен механизму защиты лиофобных золей. При этом частицы суспен­зии окружаются длинными цепочкообразными макромолекулами, которые образуют защитный слой.

Высокомолекулярные соединения применяют также в каче­стве стабилизаторов концентрированных суспензий. При этом в суспензиях образуются структурные сетки, захватывающие большие объемы дисперсионной жидкости, что приводит к резкому увеличению вязкости системы. Стабилизатор — защитный поли­мер — образует на поверхности частиц суспензии механически прочные студнеобразные пленки.