 |
51. Система Т-Ж: классификация. Растворы с жидкой дисперсионной средой.
|
|
|
|
51. Система Т-Ж: классификация. Растворы с жидкой дисперсионной средой.
Классификация дисперсных систем
| Признак классификации | Название системы |
| Размер частиц дисперсной фазы: | |
| до 1 нм | Ультрамикрогетерогенная (наносистема) |
| 1–10 нм | Ультрадисперсная |
| 10 нм – 1 мкм | Высокодисперсная |
| 1 – 100 мкм | Грубодисперсная |
| Фракционный состав частиц дисперсной фазы: | |
| частицы одинакового размера | Монодисперсная |
| частицы разного размера | Полидисперсная |
| Концентрация частиц дисперсной фазы: | |
| малая | Свободнодисперсная или связнодисперсная |
| большая | Связнодисперсная или свободнодисперсная |
| Характер взаимодействия дисперсных частиц с дисперсионной средой: | |
| слабое | Лиофобная |
| сильное | Лиофильная |
| Характер распределения фаз: | |
| сплошное | Континуальная |
| сетка тонких прослоек | Биконтинуальная |
| Форма частиц: | |
| Длина, ширина и толщина примерно одинакова (от 1 нм до 10 мкм) | Объёмные (трехмерные) |
| толщина одинакова (1 нм – 10 мкм), а длина и ширина значительно больше и могут иметь макроскопические значения (более 100 мкм) | Поверхностные (двухмерные) |
| очень тонкие нити, волокна, диаметр поперечного сечения составляет от 1 нм до 10 мкм | Линейные (одномерные) |
| сферическая, кубическая | Симметричные |
| эллипсоидная, призматическая | Анизодиаметричные |
Классификация по агрегатному состоянию. Наиболее общая классификация дисперсных систем основана на различии в агрегатном состоянии дисперсионной среди и дисперсной фазы. Сочетания трех видов агрегатного состояния позволяют выделить девять видов дисперсных систем. Для краткости записи их принято обозначать дробью, числитель которой указывает на дисперсную фазу, а знаменатель на дисперсионную среду, например для системы " газ в жидкости" принято обозначение Г/Ж.
|
|
|
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
| Обозначение | Дисперсная фаза | Дисперсионная среда | Название и пример |
| Ж/Ж | Жидкая | Жидкая | Эмульсии: нефть, крем, молоко |
| Т/Ж | Твёрдая | Жидкая | Суспензии и золи: пульпа, ил, взвесь, паста |
| Г/Ж | Газообразная | Жидкая | Газовые эмульсии, пены, газированная вода |
| Ж/Т | Жидкая | Твёрдая | Капиллярные системы: жидкость в пористых телах, грунт, почва, клетки, жемчуг |
| Т/Т | Твёрдая | Твёрдая | Твердые гетерогенные системы: сплавы, бетон, ситаллы, композиционные материалы, горные породы |
| Г/Т | Газообразная | Твёрдая | Пористые тела, мембраны, пемзы |
| Ж/Г | Жидкая | Газообразная | Аэрозоли: туманы, облака |
| Т/Г | Твёрдая | Газообразная | Аэрозоли (пыли, дымы), порошки |
| Г/Г | Газообразная | Газообразная | Дисперсная система не образуется |
Все перечисленные комбинации возможны и реально существуют.
Несколько особняком стоит первый случай — Г1/Г2. Как правило, смеси газов образуют гомогенную молекулярно-дисперсную систему. И только некоторые газы при высоком давлении способны давать смесь с ограниченной растворимостью — гетерогенные смеси. Следует также отметить своеобразие таких систем, как пены, пенопласты, концентрированные эмульсии, пасты. Своеобразие заключается в том, что в этом случае диспергирована не только дисперсная фаза, но и дисперсионная среда, так как частицы диспергированного материала разделены тончайшей пленкой среды; толщина пленки может достигать коллоидных размеров, т. е. среда также коллоидно-дисперсна, но только в одном измерении — по толщине.
В коллоидно-дисперсном состоянии дисперсная фаза состоит из сравнительно небольшого числа молекул. Отдельные коллоидные частицы представляют собой, по существу, зародыши фазы, агрегатное состояние которой иногда трудно установить с полной уверенностью.
|
|
|
Кроме того, опыт показывает, что различие в агрегатном состоянии диспергированного вещества (при неизменном агрегатном состоянии дисперсионной среды) не влечет за собой существенных изменений в свойствах коллоидной системы. В связи с этим классификация упрощается, и возможные девять типов дисперсных систем можно свести к трем — по агрегатному состоянию среды: системы с газообразной, жидкой и твердой средой. Для краткости их именуют соответственно аэрозоли, лиозоли и солидозоли. В зависимости от природы дисперсионной среды лиозоли называют гидрозолями, алкозолями, этерозолями и т. д. Дисперсионной средой этих золей является соответственно вода, спирт, эфир. Микрогетерогенные системы с жидкой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой называют суспензиями, с жидкой дисперсной фазой — эмульсиями.
Указанные три группы золей существенно отличаются друг от друга свойствами, в частности устойчивостью. Вопрос об устойчивости коллоидных систем — это очень важный вопрос, касающийся непосредственно самого их существования. Поэтому он заслуживает более внимательного рассмотрения. Ранее уже отмечалось, что коллоидно-дисперсные системы термодинамически неустойчивы. Но это положение следует уточнить, тем более, что для различных золей (аэрозолей, лиозолей, солидозолей) окончательная обстановка складывается неодинаковой.
Суспензии — дисперсные системы, в которых дисперсной фазой является твердое вещество, а дисперсионной средой — жидкость, — причем твердое вещество практически нерастворимо в жидкости. Чтобы приготовить суспензию, надо вещество измельчить до тонкого порошка, высыпать в жидкость, в которой вещество не растворяется, и хорошо взболтать (например, взбалтывание глины в воде). Со временем частички выпадут на дно сосуда. Этот процесс называется седиментацией. Очевидно, чем меньше частички, тем дольше будет сохраняться суспензия. Поэтому седиментационная неустойчивость тем выше, чем крупнее частицы.
Эмульсии — дисперсные системы, в которых и дисперсная фаза и дисперсионная среда являются жидкостями, взаимно не смешивающихся. Из воды и масла можно приготовить эмульсию длительным встряхиванием смеси. Примером эмульсии является молоко, в котором мелкие шарики жира плавают в жидкости. Суспензии и эмульсии — двухфазные системы.
|
|
|
Пены. Как и эмульсии, пены — грубодисперсные системы, Поэтому во многих технологических процессах пены получают теми же диспергационными методами, которые применяют для получения газовых пузырьков.
Аэрозоль – дисперсная система, состоящая из мелких, твёрдых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде. Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдой дисперсной фазы – дымами. Пыль относят к грубодисперсным аэрозолям.
раствор - это сложная, термодинамически устойчивая химическая система, образованная растворителем, растворенным веществом и продуктами их взаимодействия.
Основными компонентами раствора являются растворитель (дисперсионная среда) и растворенное вещество (дисперсная фаза). Это деление чисто условно. Если раствор образуется при смешивании компонентов одинакового агрегатного состояния, то растворителем считается компонент, которого в растворе больше. В остальных случаях растворителем обычно является жидкость или компонент агрегатное состояние которого не меняется при образовании раствора.
Золь — раствор) — высокодисперсная коллоидная система (коллоидный раствор) с жидкой (лиозоль) или газообразной (аэрозоль) дисперсионной средой, в объёме которой распределена другая (дисперсная) фаза в виде капелек жидкости, пузырьков газа или мелких твёрдых частиц, размер которых лежит в пределе от 1 до 100 нм (10− 9—10− 7м)
3оли занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами (суспензиями, эмульсиями). Золи диффундируют медленнее, чем неорганические соли, обладают эффектом светорассеяния (Эффект Тиндаля). В противоположность гелям, в золях частицы дисперсной фазы не связаны в пространственную структуру, а свободно участвуют в броуновском движении.
|
|
|
