Агрегатному состоянию

Классификация дисперсных систем по

Классификация дисперсных систем

Классификацию дисперсных систем проводят на основе различных признаков, а именно: по размеру частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Классификация по размеру частиц

(дисперсности)

При этой классификации используется понятие дисперсность или степень дисперсности Д – это мера раздробленности вещества.

;

где а – размер частицы (диаметр или длина ребра), м^-1.

С другой стороны, для характеристики степени раздробленности служит величина удельной поверхности S_уд – отношение поверхности частицы к ее объему V или массе m:

S_уд и Д связаны между собой прямопропорциональной зависимостью:

К – коэффициент пропорциональности.

Физический смысл понятия «удельная поверхность» - это суммарная поверхность всех частиц, общий объем которых составляет 1 м³ или общая масса которых равна 1 кг.

По дисперсности системы делят на три типа:

грубодисперсные (грубые взвеси, эмульсии, порошки)	коллоидно-дисперсные (золи)	молекулярные или ионные растворы
размер частиц (радиус), м
10^-4 – 10^-7	10^-7 – 10^-9 Основной объект изучения коллоидной химии. Здесь изучаются не ионы и молекулы, а агрегаты, состоящие из обычных молекул – мицеллы (макромолекулы) от 100 до 1 нм. кишечная палочка 3×10^-6м вирус гриппа 10^-7м золь золота 10^-8 м	менее 10^-9 Это истинные растворы – наиболее изучены. Системы равновесные, термодинамически устойчивые.

По мере изменения размеров частиц изменяются кинетические, оптические, каталитические и другие свойства:

не прозрачны, отражают свет; не проходят через фильтр; гетерогенны; видны в оптический микроскоп; оседают или всплывают.

прозрачны, опалесцирующие – рассеивают свет; фильтруются; гетерогенны; видны в электронный микроскоп; оседают постепенно.

прозрачны; фильтруются; гомогенны; не видны в современные микроскопы.

Это деление условно и границы между ними приблизительные.

Дисперсные системы с частицами коллоидных размеров называют золями. Частицы в коллоидных системах распределяются по всему объему жидкости или газа.

Классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды

Три агрегатных состояния (твердое, жидкое, газообразное) позволяют выделить девять типов дисперсных систем. Их обозначают дробью, числитель которой указывает на агрегатное состояние дисперсной фазы, а знаменатель – дисперсионной среды.

Таблица 1.2

Дисперсионная среда	Дисперсная фаза	Условное обозначение	Название системы и примеры
Твердая	Твердая   Жидкая     Газообразная	Т/Т   Ж/Т     Г/Т	Твердые гетерогенные системы: минералы, сплавы, бетон, цветные смеси, композиционные материалы. Капиллярные системы: почвы, грунты, жидкость в пористых телах, опал, жемчуг, хризокола. Пористые тела: пемза, силикагель, активные угли.
Жидкая	Твердая   Жидкая Газообразная	Т/Ж   Ж/Ж Г/Ж	Суспензии и золи: пасты, взвеси, ил, пульпа. Эмульсии: нефть, кремы, молоко. Газовые эмульсии: пены.
Газообразная	Твердая   Жидкая Газообразная	Т/Г   Ж/Г Г/Г	Аэрозоли: (пыли, дымы), порошки. Аэрозоли: туманы, облака. Коллоидные системы отсутствуют.

Системы с газовой дисперсионной средой независимо от природы газа называют аэрозолями.

Системы с жидкой средой – лиозолями. В зависимости от природы жидкости лиозоли делят на гидрозоли, органозоли, бензозоли и т.д.

Из табл. 1.2 видно, что все дисперсные системы по кинетическим свойствам дисперсной фазы делятся на два класса: свободнодисперсные системы, в которых дисперсная фаза подвижна, и связнодисперсные системы – системы с твердой дисперсионной средой, в которой частицы дисперсной фазы не могут свободно передвигаться.

Классификация по степени взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой

По взаимодействию дисперсной фазы с дисперсионной средой различают системы:

1. Лиофильные (если дисперсионная среда вода – гидрофильные). Системы в которых сильно выражено взаимодействие частиц дисперсной фазы с растворителем (от греческого «лио» – растворяю; «филиа» - любовь). Системы термодинамически устойчивы. Дисперсная фаза в таких средах может подвергаться самопроизвольному диспергированию. Дисперсии некоторых глин; поверхностно-активные вещества (ПАВ); растворы высокомолекулярных веществ.
2. Лиофобные (гидрофобные). Дисперсная фаза слабо взаимодействует с дисперсионной средой. («лио» - растворяю; «фобиа» - ненависть). Системы термодинамически неустойчивы и требуют специальных методов стабилизации. Золи металлов, лиозоли, аэрозоли, эмульсии, пены.

Примечания:

Опал – минерал подкласса гидроксилов SiO₂·nH₂O, образуется при коагуляции коллоидных растворов кремнезема. При потере воды превращается в халцедон. Слоистая форма халцедона – агат.

Силикагель – микропористое тело, получается при прокаливании геля поликремниевой кислоты, состоит из SiO₂.

Дата добавления: 2013-12-12