Тема: «Физико-химия дисперсных систем»

Лекция для студентов 1 курса МПФ

Дисперсные системы (д.с.) - это гетерогенные системы, в которых одна из фаз представлена мелкими частицами (дисперсная фаза), равномерно распределенными в объеме другой однородной фазы (дисперсионная среда)

Классификация д.с. по степени дисперсности (размеру частиц)

Размер частиц, м	Название системы	Основные признаки
прозрачность	Прохождение частиц через фильтр
10^-7-10^-4	Микрогетерогенные (эмульсии, пены, суспензии)	мутные	Не проходят через бумажный фильтр
10^-9-10^-7	Ультрамикро-гетерогенные, коллоидные	Прозрачные, опалесцируют при боковом освещении	Проходят через бумажный фильтр. Не проходят через биомембраны
10^-10-10^-9	Молекулярно-дисперсные, истинные растворы НМС	прозрачные	Проходят через биомембраны

Классификация д.с. по агрегатному состоянию фаз

Д.среда	Д.фаза	Общее название	Обозначение	примеры
газ	Тв	аэрозоли	т/г	дым, пыль
Ж	ж/г	туман
Г	Система отсутствует
жидкость	Тв	лиозоли	т/ж	суспензии, коллоиды
Ж	ж/ж	эмульсии
Г	г/ж	пена
Твердое вещество	Тв	солидозоли	Тв/тв	без названия
Ж	ж/тв	тв. эмульсоид
Г	г/тв	пенза, тв. пена

Классификация д.с. по характеру взаимодействия фаз

№	Лиофобные системы	Лиофильные системы
	Слабое взаимодействие между д.фазой и д. средой	Сильное взаимодействие между д.фазой и д. средой
	Образуются за счет энергии извне	Образуются самопроизвольно
	Эндэргонический процесс (↑ энергии системы) (фотосинтез)	Энзэргонический процесс (↓ энергии системы)
	Термодинамически не устойчивы	Термодинамически устойчивы
	Необходим стабилизатор	Стабилизатор не требуется
	Коллоидные растворы со стабилизатором (золи), суспензии, эмульсии, пены	Коллоидные растворы ПАВ и ВМС

Классификация д.с. по структурно-механическим свойствам

свободнодисперсные	связнодисперсные
Д.ф. – подвижна, т.к. представлена отдельными, не связанными между собой частицами, которые более или менее равномерно распределены в д. среде. ПРИМЕРЫ: Лиозоли, суспензии, эмульсии, кровь, аэрозоли	Д.ф. – неподвижна, т.к. образует сплошную структуру, внутри которой распределена дисперсионная среда ПРИМЕРЫ: лиогели, студни, волокнистые и пористые капиллярные системы (костная ткань, биомембраны)

Мицеллы

- это структурные единицы коллоидных растворов

- это микроструктуры, образующиеся при взаимодействии компонентов дисперсной фазы и дисперсионной среды

Лиофобные коллоидные растворы

Золи, лиозоли

ПРИМЕР: в крови малорастворимые соли Ca²⁺ и Mg²⁺, холестерин и др.

Могут существовать длительное время без изменений, т.к. присутствует стабилизатор. Молекулы или ионы стабилизатора, адсорбируясь на поверхности частиц, ↑ сродство к дисперсионной среде и препятствуют слипанию частиц

Основные условия образования и существования лиозолей

Малая растворимость дисперсной фазы в дисперсионной среде;
Определенные размеры частиц дисперсной фазы (10^-9-10^-7м);
Присутствие в системе стабилизатора

Получение лиофобных коллоидных растворов

Необходимо:

Достичь коллоидной дисперсности
Подобрать дисперсионную среду
Подобрать стабилизатор

Конденсационные методы

В основе – химические реакции, в результате которых образуются малорастворимые вещества в виде микрокристаллов

Необходимые условия:

1. Использование достаточно разбавленных растворов

2. Небольшой избыток одного из реагирующих веществ, который выполняет роль стабилизатора

ПРИМЕРЫ:

Физическая конденсация
Метод замены растворителя
Химическая конденсация (использование различных реакций)
Гидролиз

Реакции обмена

Восстановление

Окисление

Нейтрализация

Диспергационные методы

1. Механическое дробление

2. Ультразвуковое диспергирование

3. Электрическое диспергирование

4. Химическое диспергирование (пептизация) – химическое воздействие на осадок

ПРИМЕРЫ:

Адсорбционная пептизация

Диссолюционная пептизация