ЛК №8. Тема: Колоїдні системи та їх класифікація

ЛК №8. Тема: Колоїдні системи та їх класифікація

План:

1. Предмет та основні поняття колоїдної хімії

2. Класифікація дисперсних систем за дисперсністю

3. Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища

4. Класифікація дисперсних систем за характером взаємодії дисперсної фази та дисперсійного середовища

5. Класифікація дисперсних систем за характером взаємодії між частинками дисперсної фази

6. Контрольні питання

1 Предмет та основні поняття колоїдної хімії.

Колоїдна хімія – це наука про отримання та властивості мікрогетерогенних високодисперсних систем, а також про явища, які відбуваються в цих системах в їх числі про поверхневі явища.

Високодисперсна система – це гетерогенна система що складається з декількох фаз (мінімум двох), одна з якої має високу питому поверхню та дисперсність.

Дисперсність – величина обернено пропорційна поперечному розміру частинок (а).

D – дисперсність

а – попередний розмір частинок

Питома поверхня – площа між фазної поверхні, що припадає на одиницю об’єму дисперсної фази.

S_питома – питома поверхня

S₁₂ – площа поверхні між фазами 1 та 2

V₁ – обєм дисперсної фази

Питома поверхня прямо пропорційна дисперсності і обернено пропорційна лінійним розмірам частинок.

Дисперсна фаза – фаза що розподілена в дисперсійному середовищі.

Дисперсійне середовище – фаза в якій розподілена дисперсна фаза.

Поверхневі явища – явища що відбуваються на межі поділу фаз: дисперсна фаза – дисперсійне середовище.

За дисперсністю гетерогенні системи можна умовно поділити на:

Назва системи	Розмір частинок (м)
Грубодисперсна	Більше 10^-5
Мікрогетерогенна	10^-5 – 10^-7
Колоїдна (ультрамікрогетерогенна)	10^-7 – 10^-9
Молекулярно-дисперсна	Менше 10^-9

Мікрогетерогенні системи можна спостерігати візуально під мікроскопом. Це порошки, суспензії, емульсії, піни та інші системи.

Ультрамікрогетерогенні системи (колоїдні) не можна спостерігати під мікроскопом. Характеризуються також інтенсивним рухом колоїдних частинок під дією теплового руху.

S _пит

Молекулярно-дисперсні системи

Колоїдні системи

Мікрогетерогенні системи

Грубодисперсні системи

10^-9 10^-7 10^-5 м

Рис. Залежність питомої поверхні від розміру частинок дисперсної фази.

Мікрогетерогенні та колоїдні системи мають свої специфічні властивості:

¥ Велике значення в них набувають поверхневі явища (адсорбція)

¥ Вони є агрегативно і нестабільними і в них може легко відбуватись коагуляція тобто укрупнення частинок.

Причина принципової нестабільності колоїдних систем закладені в їх гетерогенності. Розвинена поверхня завжди має надлишок поверхневої енергії яка зосереджена на між фазній границі.

G – надлишок вільної енергії системи

- поверхневий натяг

S₁₂- загальна площа міжфазної поверхні.

Підвищити стійкість колоїдних систем можна застосувавши стабілізатори які адсорбуються на поверхні знижуючи поверхневий натяг.

Агрегативну нестабільність можна розглядати з точки зору термодинаміки (термодинамічна нестабільність) та з точки зору кінетики (кінетична нестабільність).

З точки зору кінетики сили можна поділити на:

Ø Сили зчеплення (атракційні) які прагнуть зблизити частинки та утворити з них агрегат

Ø Сили відштовхування, що перешкоджають коагуляції.

2. Класифікація дисперсних систем за дисперсністю

За дисперсністю гетерогенні системи можна умовно поділити на:

Назва системи	Розмір частинок (м)
Грубодисперсна	Більше 10^-5
Мікрогетерогенна	10^-5 – 10^-7
Колоїдна (ультрамікрогетерогенна)	10^-7 – 10^-9
Молекулярно-дисперсна	Менше 10^-9

3. Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища

Реалізується 8 комбінацій:

Дисперсна фаза	Дисперсійне середовище	Умовне Позначення системи		Назва системи
Газ	Газ	Г/Г	аерозолі	Не існує
Рідина	Газ	Р/Г	Туман
Тверде тіло	Газ	Т/Г	Дим
Газ	Рідина	Г/Р	ліозолі	Піна, газова емульсія
Рідина	Рідина	Р/Р	Емульсія
Тверде тіло	Рідина	Т/Р	Колоїдний розчин, золь, суспензія
Газ	Тверде тіло	Г/Т		Тверда піна, пористі тіла
Рідина	Тверде тіло	Р/Т	Тверда емульсія
Тверде тіло	Тверде тіло	Т/Т	Твердий золь

Комбінація газ- газ не реалізується так як гази утворюють між собою газові розчини, але останнім часом виділяють також газові дисперсії.

Трохи узагальнена класифікація:

Ø Якщо дисперсійне середовище газ це аерозолі.

Ø Якщо дисперсійне середовище рідина це лізолі.

4. Класифікація дисперсних систем за характером взаємодії дисперсної фази та дисперсійного середовища

Ця класифікація придатна лише для систем з рідким дисперсійним середовищем.

Ø Ліофільні (гідрофільні) системи характеризуються наявністю молекулярної взаємодії дисперсійної фази з дисперсійним середовищем і відповідно дисперсійна фаза самодовільно розчиняється в дисперсійному середовищі. Такі системи є оборотними, тобто дисперсійний залишок самодовільно у творює у дисперсному середовищі колоїдну систему.

Ø Ліофобні (гідрофобні) системи характеризуються відсутністю молекулярної взаємодії дисперсійної фази з дисперсійним середовищем і відповідно дисперсійна фаза самодовільно не розчиняється в дисперсійному середовищі. Такі системи є необоротними, тобто дисперсійний залишок самодовільно не творює у дисперсному середовищі колоїдну систему.

5. Класифікація дисперсних систем за характером взаємодії між частинками дисперсної фази

Вільнодисперсні системи – для них характерне є незалежне переміщення частинок у дисперсійному середовищі під впливом теплового руху та сили тяжіння. Це лізолі, аерозолі, сильно розведені емульсії та суспензії.

Звязанодисперсні системи – для них характерним є наявність просторових каркасів-сіток та інших структур, в результаті яких дисперсна фаза не може вільно рухатись у дисперсійному середовищі, алише здійснює обмежені коливальні рухи. Це гелі, концентровані суспензії пасти, концентровані емульсії, порошки.

6. Контрольні питання

1. Що таке колоїдна хімія?

2. Що таке дисперсна фаза та дисперсійне середовище?

3. Які системи називаються дисперсними?

4. Яким параметром характеризується дисперсність?

5. Назвіть основні види класифікації колоїдних систем.

6. Що таке вільно дисперсні та зв'язанодисперсні системи?

7. Що таке туман, емульсія, ліозоль, аерозоль, піна.

Дата добавления: 2015-09-30