Г Л А В А IV

Грубодисперсные системы

Грубодисперсными системами называются дисперсные системы с размерами частиц дисперсной фазы 10^–6 – 10^–4 м. В зависимости от агрегатного состояния фазы и среды их классифицируют на суспензии (тв/ж), эмульсии (ж/ж), аэрозоли (тв/г, ж/г) и др.

Частицы дисперсной фазы в грубодисперсных системах имеют большой размер (они видны даже в микроскопе), поэтому данные системы резко отличаются по молекулярно-кинетическим и оптическим свойствам от коллоидных растворов. Увеличение степени дисперсности частиц приводит к резкому уменьшению интенсивности броуновского движения и, следовательно, значительному уменьшению скорости диффузии, а также увеличению скорости седиментации. В некоторых системах, например, суспензиях, броуновское движение, диффузия и осмос практически не наблюдаются, зато им характерна седиментация. При прохождении света через эти системы возникает не опалесценция, а только мутность, поскольку световые лучи в основном преломляются и отражаются, а не рассеиваются.

Суспензии

Суспензии – это грубодисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой, в которых размеры частиц дисперсной фазы больше, чем в коллоидных системах, т.е. в пределах 10^–6 – 10^–4 м. Системы с размерами частиц большими чем 10^–4 м называют взвесями, например, взвесь глины в воде.

Примерами суспензий являются почва (при достаточном содержании в ней влаги), растворы цемента, извести, металлов, пигментов в органических жидкостях (краски). В фармакологии часто лекарственные препараты выпускают в виде суспензий или паст (высококонцентрированные суспензии).

Методы получения и стабилизации суспензий в основном не отличаются от методов получения коллоидных растворов.

Седиментационная устойчивость суспензий обычно очень мала вследствие крупных размеров частиц дисперсной фазы. Твердые частицы могут находиться во взвешенном состоянии и продолжительное время, не оседая под действием силы тяжести, при условии, что плотность дисперсионной среды выше ее вязкости или значительно больше плотности дисперсной фазы. Помимо седиментации суспензиям характерна флотация – всплывание твердых частиц. Это происходит в том случае, если в водных растворах поверхность частиц покрыта гидрофобным слоем ПАВ.

Агрегативная устойчивость суспензий очень близка по свойствам к агрегативной устойчивости золей. Основными факторами её устойчивости являются наличие у частиц ионной оболочки (ДЭС) и диффузного слоя, а также сольватной оболочки противоионов диффузного слоя, что достигается присутствием в системе стабилизатора. Повысить устойчивость суспензии возможно также добавлением ВМС.

Повышение концентрации частиц дисперсной фазы до предельно возможной величины в агрегативно устойчивых суспензиях приводит к образованию высококонцентрированных суспензий, называемых пастами.

Как и исходные суспензии, пасты агрегативно устойчивы в присутствии достаточного количества сильных стабилизаторов, когда частицы в них хорошо сольватированы и разделены тонкими пленками жидкости, являющейся дисперсионной средой. Поскольку в пастах дисперсионная среда практически полностью связана в сольватные (гидратные) оболочки, то отсутствие свободной жидкости придает таким системам высокую вязкость и некоторую механическую прочность.

Коагуляцию суспензий, как и золей, можно вызвать различными способами: фильтрованием, центрифугированием, флотацией, добавлением электролита, изменением рН среды или взаимной коагуляцией, что используется при очистке воды.