Мера дисперсности

Дисперсные системы

ЛЕКЦИЯ №1

Предмет и содержание коллоидной химии.

Коллоидная химия - это наука о поверхностных явлениях и физико-химических свойствах дисперсных систем.

Дисперсная система (ДС) - это система, в которой хотя бы одно вещество находится в раздробленном состоянии.

Из этого определения следует, что ДС имеет два отличительных признака: гетерогенность и дисперсность. Гетерогенность означает, что система состоит как минимум из 2-х фаз. Казалось бы в этом нет ничего особенного, с такими системами мы встречались и в курсе физической химии, изучая, например, фазовые равновесия или электродные процессы. И вот здесь на передний план выходит 2-ой признак ДС - дисперсность: одна из фаз обязательно должна быть раздробленной, ее называют дисперсной фазой. Сплошную фазу называют дисперсионной средой.

Фаза считается дисперсной, если вещество в ней раздроблено хотя бы в одном измерении. Если вещество раздроблено только по высоте, то образуются пленки (ткани, пластины и т.д.). Если вещество раздроблено и по высоте и по ширине, то образуются волокна, нити, капилляры. Если вещесство раздроблено по всем трем измерениям, то образуются частицы.

Количественно дисперсность характеризуется 3-мя величинами:

1) поперечный размер частиц (d). [d] = см, м

- для сферических частиц - d – диаметр сферы

- для кубических частиц - ребро куба (l);

2) дисперсность системы (D) - величина, обратная поперечному размеру частиц:

D = 1/d; [D] = см^-1; м^-1;

3) удельная поверхность (S_уд) - это межфазная поверхность (S_1,2), при-ходящаяся на единицу объема дисперсной фазы (V) или ее массы (m).

S_уд = S_1,2 / V S_уд = S_1,2 / m [S_уд] = м²/кг; см² / г

Для сферической частицы радиуса r

S_1,2 = 4pr²; V = (4/3) pr³;

S_уд = 4pr² / (4/3) pr³ = 3/r = 6/d = 6D

Чем меньше поперечный размер частицы, тем больше удельная поверхность (S_уд).

По мере дисперсности все системы разделяются:

d < 10^-7 см - молекулярная дисперсия, т.е. вещество раздроблено до отдельных молекул или ионов, это истинный раствор (гомогенная система).

d = 10^-7-10^-5см - коллоидно - дисперсные системы (истинно - коллоидные системы, в дальнейшем просто коллоидные растворы).

d = 10^-5-10^-3см - микрогетерогенные системы.

d = 10^-4-10^-2см - грубодисперсные системы.

Причем, самую большую удельную поверхность имеют коллоидные растворы. Таким образом, наличие сразу двух особенностей ДС: гетерогенности и дисперсности приводит к наличию большой межфазной поверхности (мы конечно понимаем, что поверхность частицы и межфазная поверхность это одно и то же).

По размеру частиц дисперсной фазы

- грубодисперсные с размером частиц > 10^-5м;

- высокодисперсные с размером частиц 10^-5‑10^-9м.

Принято высокодисперсные делить на

- микрогетерогенные 10^-5‑10^-7м;

- ультрамикрогетерогенные 10^-7‑10^-9м (100‑1 нм).

Ультрамикрогетерогенные системы часто называют истинно коллоидными или просто коллоидными, т.к. раньше именно они считались объектом коллоидной химии.

Дата добавления: 2014-01-05