Общие сведения. Все химические вещества существуют в природе преимущественно в составе так называемых дисперных систем

Все химические вещества существуют в природе преимущественно в составе так называемых дисперных систем, т.е. многокомпонентных гомо- или гетерофазных смесей различного агрегатного состояния, состоящих из сплошной, непрерывной фазы, называемой дисперсионной средой, и прерывистой фазы (частиц различного размера, формы и агрегатного состояния), называемой дисперсной фазой.

В природе дисперсные системы чрезвычайно распространены и многообразны. Например, земная атмосфера, природные воды, почва, грунты, различные изделия и материалы и др. относятся к дисперсным системам.

Классификация дисперсных систем.

Существуют различные способы классификации дисперсных систем. В наиболее широком плане дисперсные системы классифицируют по следующим признакам:

1) размеру частиц дисперсной фазы,

2) агрегатному состоянию как частиц дисперсной фазы, так и дисперсионной среды;

3) форме частиц дисперсной фазы,

4) интенсивности межфазового взаимодействия,

5) наличию структурообразования между частицами дисперсной фазы.

1. В зависимости от размера частиц дисперсной фазы дисперсные системы обычно подразделяют на три типа: истинные растворы, коллоидные и грубодисперные системы. Для большей наглядности представим сказанное в виде таблицы 10.1:

Таблица 10.1

Тип системы	Размер частиц	Название	Состояние системы
Молекулярно- и ионно-дисперсные	< 10 Å (10^-9 м)	истинные растворы	гомогенные
Высокодисперсные	10 – 1000 Å	коллоидные растворы	Ультра и микрогетерогенные
Грубодисперсные	>1000 Å	взвеси	гетерогенные

Истинные растворы представляют собой однородные смеси, в которых частицами дисперсной фазы являются отдельные молекулы, атомы или ионы с размером не более 10^{-9 м (1нм). Такие частицы не имеют фазовой границы или собственной поверхности раздела. Образуемые ими дисперсные системы гомогенны.}

В случае высоко- и грубодисперсных систем частицы дисперсной фазы имеют более крупные размеры (10 – 100 нм), чем отдельные атомы, и обладают собственной фазовой поверхностью. Такие системы гетерогенны. При этом высокодисперсные системы обладают качественными отличиями от грубодисперсных систем и рассматриваются в отдельной теме «Коллоидные растворы».

2. В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы классификацию дисперсных систем также нагляднее представить в виде таблицы (см. табл.10.2):

Агрегатное состояние будем обозначать буквами: Т – твёрдое (кристаллическое), Ж – жидкость, Г – газ. Дисперсионную среду – индексом 1, а дисперсную фазу – индексом 2.

Таблица 10.2

Фазовое состояние системы	Условное обозначение и примеры	Тип дисперсной системы
Газообраз-ное	Г1 – Г2 *	Г1 – Ж2 туман,облака	Г1 – Т2 дым, пыль	Аэрозоли
Жидкое	Ж1 – Г2 жидкие пены	Ж1 – Ж2 эмульсии	Ж1 – Т2 суспензии, взвеси	Лиозоли
Твёрдое	Т1 – Г2 твердые пены	Т1 – Ж2 жемчуг, опал	Т1 – Т2 сплавы	Солио-золи

В нормальных условиях гомогенны, гетерогенность возможна только при очень низких температурах или высоких давлениях.

3. Форма частиц дисперсной фазы (или топология) может быть разнообразной. Наиболее удобный способ классификации связан с делением на

а) линейные частицы, вытянутые в одном измерении;

б) плоские или пластинчатые, имеющие два измерения; и

в) объёмные, когда частицы имеют все три пространственные измерения примерно в равной степени.

4. В зависимости от интенсивности межфазового взаимодействия выделяют два типа систем:

а) с интенсивным межфазовым взаимодействием (например, когда поверхность твёрдых частиц смачивается жидкой дисперсионной средой - лиофильность), и

б) с его отсутствием (например, когда поверхность твёрдых частиц не смачивается жидкой дисперсионной средой – лиофобность).

5. В зависимости от отсутствия или наличия взаимодействия между частицами дисперсной фазы (структурообразования) в дисперсных системах различают два случая.

Первый, когда частицы дисперсной фазы распределены в дисперсионной среде без непосредственного контакта друг с другом – свободнодисперсные системы. Высокодисперсные системы с жидкой дисперсионной средой, обладающие текучестью, называют коллоидными растворами или золями. Исторически первыми название «золь» получили ультрамикрогетерогенные системы с частицами размером 1–100 нм, диспергированными в жидкой среде.

Второй, когда частицы дисперсной фазы контактируют друг с другом с образованием тех или иных пространственных структур – связаннодисперсные системы. Состояние коллоидных растворов, утративших текучесть в результате возникновения в них внутренних структур, называют «гель» (от латинского gelate – замерзать) или студнями. Процесс структурообразования называют гелеобразованием (желатинированием, желатинизацией или студнеобразованием).

Дата добавления: 2014-11-07