Дисперсные системы

Если в каком-либо веществе (среде) распределено в виде очень мелких

частиц другое вещество, то такая система называется дисперсной.

Дисперсность (раздробленность) – характеристика размеров частиц дисперсной

фазы в дисперсных системах. Мерой раздробленности всякой дисперсной

системы может служить либо поперечный размер частиц а (для сферических

частиц – диаметр – d, а частиц, имеющих форму куба – ребро куба – l), либо

обратная ему величина, т. е. 1/ а. Эта величина носит название дисперсности D

(D=1/ а). Широко применяется и третья характеристика раздробленности –

удельная поверхность Sуд, определяемая отношением межфазной поверхности к

объему тела S/V. Все эти величины взаимосвязаны. Чем меньше размеры

частиц, тем больше дисперсность или удельная поверхность, и наоборот.

Свойства дисперсных систем, в первую очередь их устойчивость, сильно

зависят от размеров распределяемых частиц. Если последние очень велики по

сравнению с молекулами, дисперсные системы непрочны и распределенное

вещество самопроизвольно оседает вниз (или, если оно менее плотно, чем

вещество среды, поднимается вверх). Подобные малоустойчивые дисперсные

системы со сравнительно крупными распределенными частицами называются

взвесями. Наоборот, если распределенное вещество находится в виде

отдельных молекул, системы получаются вполне устойчивые, не

разделяющиеся при сколь угодно долгом стоянии. Такие системы называются

молекулярными растворами (обычно просто растворами).

Наконец, промежуточную область занимают коллоидные растворы, в

которых размеры распределенных частиц находятся между размерами частиц

взвесей и молекулярных растворов. К коллоидным системам относятся

системы, у которых значение а лежит в пределах 1-100 нм, а дисперсность – в

пределах 1-100 нм^-1. Верхний предел дисперсности коллоидной системы

обусловлен тем, что при дальнейшем дроблении вещества в растворе уже будут

находиться не агрегаты молекул, а отдельные молекулы, имеющие размер

порядка 0,1 нм. Нижний предел дисперсности коллоидных систем определяется

резким снижением интенсивности теплового движения частиц с поперечным

размером больше 100 нм. Несмотря на установленный предел 100 нм в

коллоидной химии рассматривают обычно и более грубодисперсные системы,

размер частиц которых может достигать несколько микрометров

(микрогетерогенные системы). К микрогетерогенным системам относятся

порошки, суспензии, эмульсии, пены и ряд других систем, имеющих огромное

практическое значение.

Для объектов коллоидной химии характерны два общих признака:

гетерогенность и дисперсность. Эти признаки были выделены одним из

основоположников отечественной коллоидной химии Н.Т. Песковым «…одна

степень дисперсности не может считаться исчерпывающей характеристикой

коллоидного состояния, одним из самых важных признаков коллоидности

является многофазность системы, то есть существование в ней физических

плоскостей раздела…». Гетерогенность, или многофазность, выступает в

коллоидной химии как признак, указывающий на наличие межфазной

поверхности, поверхностного слоя. Дисперсность является чисто

количественным параметром, указывающим на степень раздробленности,

размер межфазной поверхности; гетерогенность же в первую очередь указывает

на качественную характеристику объектов. Объекты коллоидной химии

качественно отличаются от других наук гетерогенностью, наличием межфазной

поверхности.

В зависимости от агрегатного состояния распределяемого вещества

(дисперсной фазы) и среды возможны следующие 9 типов дисперсных систем.

Для краткости их условно обозначают дробью, числитель которой указывает на

агрегатное состояние дисперсной фазы, а знаменатель – дисперсионной среды.

Например, дробью т/ж обозначают системы с твердой дисперсной фазой и

жидкой дисперсионной средой (твердое в жидкости). Одно из девяти сочетаний

г/г в обычных условиях не может образовать коллоидной системы, так как газы

при любых соотношениях дают истинные растворы.

Таблица 2. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

Дата добавления: 2015-08-02