Классификация дисперсных систем по размеру частиц дисперсной фазы и по агрегатным состояниям фаз. Условия для получения устойчивых эмульсий. Молекулярно-кинетические свойства золей, сравнение их с истинными растворами. Внешние признаки коагуляции.
Аннотация к работе
Коллоидные системы относятся к дисперсным системам - системам, где одно вещество в виде частиц различной величины распределено в другом. Дисперсные системы чрезвычайно многообразны; практически всякая реальная система является дисперсной. Дисперсные системы классифицируют прежде всего по размеру частиц дисперсной фазы (или степени дисперсности); кроме того, их разделяют на группы, различающиеся по природе и агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.
Если дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой - твердые частицы, система называется взвесью или суспензией; если дисперсная фаза представляет собой капельки жидкости, то систему называют эмульсией. Эмульсии, в свою очередь, подразделяют на два типа: прямые, или "масло в воде" (когда дисперсная фаза - неполярная жидкость, а дисперсионная среда - полярная жидкость) и обратные, или "вода в масле" (когда полярная жидкость диспергирована в неполярной). Среди дисперсных систем выделяют также пены (газ диспергирован в жидкости) и пористые тела (твердая фаза, в которой диспергированы газ либо жидкость).
Коллоидные системы, в свою очередь, подразделяются на две группы, резко отличные по характеру взаимодействий между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды - лиофобные коллоидные растворы (золи) и растворы высокомолекулярных соединений (ВМС), которые ранее называли лиофильными коллоидами. К лиофобным коллоидам относятся системы, в которых частицы дисперсной фазы слабо взаимодействуют с дисперсионной средой; эти системы могут быть получены только с затратой энергии и устойчивы лишь в присутствии стабилизаторов.
Растворы ВМС образуются самопроизвольно благодаря сильному взаимодействию частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой и способны сохранять устойчивость без стабилизаторов. Лиофобные коллоиды и растворы ВМС различаются также и структурой частиц, составляющих дисперсную фазу. Для лиофобных коллоидов единицей структуры является сложный многокомпонентный агрегат переменного состава - мицелла, для растворов ВМС - макромолекула.
2. Что такое степень дисперсности? Как классифицируются дисперсные системы по размеру частиц дисперсной фазы?
Степень дисперсности: , [см-1; м-1], где S - суммарная межфазная поверхность или поверхность всех частиц дисперсной фазы; V - объем частиц дисперсной фазы.
По степени дисперсности выделяют обычно следующие классы дисперсных систем: Грубодисперсные системы - системы, размер частиц дисперсной фазы в которых превышает 10-7 м.
Коллоидные системы - системы, размер частиц дисперсной фазы в которых составляет 10-7 - 10-9 м. Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т.е. наличием поверхностей раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы. Это обусловливает значительный вклад поверхностной фазы в состояние системы и приводит к появлению у коллоидных систем особых, присущих только им, свойств.
Иногда выделяют молекулярно(ионно)-дисперсные системы, которые, строго говоря, являются истинными растворами, т.е. гомогенными системами, поскольку в них нет поверхностей раздела фаз.
Основные типы дисперсных систем
Дисперсная фаза Дисперсионная среда Условное обозначение Примеры дисперсных систем
Жидкость Газ ж/г Туман, облака, жидкие аэрозоли
Твердое тело Газ т/г Дым, пыль, твердые аэрозоли
Газ Жидкость г/ж Пены, газовые эмульсии
Жидкость Жидкость ж/ж Эмульсии (молоко, латекс)
Твердое тело Жидкость т/ж Суспензии, коллоидные растворы, гели, пасты
Газ Твердое тело г/т Твердые пены, пористые тела (пенопласты, силикагель, пемза)
Жидкость Твердое тело ж/т Жемчуг, опал
Твердое тело Твердое тело т/т Цветные стекла, сплавы
По дисперсности различают: а) грубодисперсные системы, для них D < 103 [1/см] (рис. 1.1.1.3);
б) микрогетерогенные системы, для них D = 103 - 105 [1/см];
в) ультрамикрогетерогенные системы, для них D = 105 - 107 [1/см].
3. Как классифицируются дисперсные системы по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды? Приведите примеры медико-биологического профиля.
По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Эта классификация была предложена Оствальдом.
По структуре дисперсные системы различают: свободные дисперсные системы, когда частицы обеих составляющих системы могут свободно перемещаться друг относительно друга (золь);
связанные дисперсные системы, когда одна из составляющих системы представляет собой структурированную систему, т.е. частицы фазы жестко связаны между собой (студень, композиты).