Признаки объектов коллоидной химии

Для объектов коллоидной химии характерны два общих признака - гетерогенность и дисперсность. Все особые свойства, присущие им, являются следствиями или функциями гетерогенности и дисперсности.

Гетерогенность (многофазность) - признак, указывающий на наличие межфазной поверхности раздела. В отличие от других гетерогенных систем дисперсные системы обладают высокой степенью раздробленности и большим количеством частиц дисперсной фазы.

Дисперсность (раздробленность) определяется размерами частиц дисперсной фазы. Чем меньше линейные размеры частиц фазы, тем больше её дисперсность. Количественно дисперсность может быть выражена такими характеристиками:

1) линейные размеры частиц а. Размерность а в системе СИ - м. В случае изометрической формы частиц – кубической или сферической, под линейными размерами подразумевается диаметр или ребро куба, а в случае нитей, капилляров, плёнок и других неизометрических частиц - это длина наименьшей оси частицы.

2) степень дисперсности D, часто называемая просто дисперсностью. D - это величина, обратная линейным размерам частиц D = 1/ a. Размерность D в системе СИ – м^-1. D можно представить себе как число частиц, укладывающихся на единице длины, т. е. на 1 м.

3) удельная поверхность S_уд, определяемая отношением межфазной поверхности к объёму или к массе частиц дисперсной фазы. Различают два вида удельной поверхности:

- Удельная поверхность по объёму:

,

где n - число частиц, S - площадь поверхности одной частицы, V - объём одной частицы. Размерность S_{уд V} м²/м³ (или менее правильно м^-1).

Во многих случаях дисперсии самопроизвольно принимают форму, близкую к сферической или к кубической. Это связано с тем, что из всех геометрических тел сфера и куб имеют наименьшую площадь поверхности при том же объёме. Поэтому существуют простые формулы для расчёта S_{уд V}:

- для систем со сферическими частицами

,

где r - радиус частицы, d - её диаметр;

- для систем с кубическими частицами

,

где а - длина ребра куба.

- Удельная поверхность по массе:

,

где m - масса одной частицы. Так как m = rV, где r - плотность вещества частиц, то можно записать: . Значит,

- для систем со сферическими частицами

;

- для систем с кубическими частицами:

.

Все три характеристики дисперсности связаны между собой: с уменьшением а увеличиваются дисперсность D и удельная поверхность S_уд.

При уменьшении количественной характеристики - размера частиц - с достижением определённой степени дисперсности наступает качественное изменение свойств гетерогенной системы, а именно: из множества физических и химических свойств ведущую роль приобретают поверхностные явления. Начинает проявляться это качественное своеобразие при уменьшении размеров частиц дисперсной фазы до 10^-4 ¸ 10^-6 м, а особенно ярко выражается в системах с частицами размером 10^-7 ¸ 10^-9 м. Именно такие системы собственно и являются объектами изучения коллоидной химии (коллоидными системами). Поэтому принято говорить о частицах коллоидных размеров и об особом коллоидном состоянии вещества, подчеркивая этим своеобразие систем с чрезвычайно мелкими частицами.

Дата добавления: 2014-01-04