По размеру частиц дисперсной фазы дисперсные системы делятся на:
а) грубодисперсные: размер частиц дисперсной фазы10-3-10-5 см, размер молекул дисперсной среды – 10-8 см. между частицами дисперсной фазы и среды имеется поверхность раздела – гетерогенные системы: суспензии, эмульсии, пены и порошки.
Суспензии – это системы, в которых твердое вещество находится в жидкой дисперсной среде.
Эмульсии – это системы двух несмешивающихся жидкостей, где одна жидкость в виде капелек диспергирована в другой жидкости.
Пены – системы, состоящие из ячеек, заполненных газом и отделенных друг от друга очень тонкими пленками. Пены могут быть жидкими и твердыми.
Порошки – это системы, состоящие из твердой фазы, дисперсионная среда - воздух.
б) Коллоидно-дисперсные системы или коллоидные растворы (золи). Размер частиц дисперсной фазы – 10-5 –10-7 см, размер молекул – дисперсионной среды – 10-8 см. остается наличие поверхности раздела – гетерогенные системы (микрогетерогенные). Условием существования коллоидного раствора является нерастворимость одного вещества одной фазы в другой.
в) Молекулярно – ионные дисперсные системы – истинные растворы: размер частиц дисперсной фазы достигает размера молекул дисперсионной среды – 10-8 см. Гетерогенность при этом прекращается и система становится гомогенной.
По мере изменения размера частиц дисперсной фазы изменяются и свойства дисперсных систем (рис. 1).
Рис.1. Классификация дисперсных систем по размеру частиц дисперсионной фазы
1) Дисперсные системы классифицируютсятакже в зависимости от природы дисперсионной среды: если среда жидкая – лиозоли, вода – гидрозоли, органическая жидкость – органозоли, спирт – алкализоли.
Дисперсная фаза
Дисперсионная среда
Название системы
Газ
Газ
Коллоидная система невозможна (гомоген)
Жидкость
Газ
Туманы аэрозоли
Дымы, пыли
Твердое тело
Газ
Газ
Жидкость
Пены
Жидкость
Жидкость
Эмульсии
Твердое тело
Жидкость
Суспензии, лиозоли
Газ
Твердое тело
Твердые пены
Жидкость
Твердое тело
Твердые эмульсии
Твердое тело
Твердое тело
Сплавы. Твердые золи
Молекулы вещества дисперсной фазы, находящиеся на поверхности коллоидной частицы, обладают потенциальной энергией и с увеличением дисперсности, а значит, с увеличением удельной поверхности возрастает и поверхностная энергия системы. Из термодинамики известно, что все системы, обладающие избыточной поверхностной энергией, являются неустойчивыми. Следовательно, коллоидные системы являются принципиально неустойчивыми системами. Они всегда стремятся к самопроизвольному уменьшению межфазной поверхности, т.е. к снижению дисперсности. Свойство коллоидных систем увеличивать размер частиц путем их агрегации называется агрегативной неустойчивостью.
Свойства дисперсных систем и основные закономерности, которым они подчиняются, изучаются в самостоятельном разделе физической химии – коллоидной химии.
Коллоидная химия – это наука о свойствах гетерогенных высокодисперсных систем и о протекающих в ней процессах.
Основные условия получения коллоидных систем:
1) нерастворимость вещества дисперсной фазы в дисперсной среде
3) наличие стабилизатора – третьего компонента, который сообщает системе агрегативную устойчивость. (ПАВ, электролиты)
Стабилизаторы создают вокруг коллоидных частиц адсорбционный защитный слой, предохраняющий от агрегирования - слипания.
Методы получения коллоидных систем: диспергирование и конденсация.Диспергирование осуществляется механическим путем (мельницы, ультразвуковые дробилки) или воздействием сильного электрического разряда. Диспергирование твердых тел в жидкой среде всегда более эффективно, чем «сухое дробление», т.к. жидкости, смачивающие твердое тело, снижают его прочность при механической обработке. Наличие в жидкости поверхностно-активных веществ или электролитов еще в большей степени способствует диспергированию.
Методы конденсации. К этой группе методов относят получение золей 1) конденсацией паров, 2) заменой растворителя и 3) с помощью различных химических реакций. Пример получения золя химической реакцией:
NaCl + AgNO3 = AgCl + NaNO3
При этом одно вещество должно быть взято в избытке, и служить стабилизатором получаемого золя. Если это условие не будет соблюдено, то хлорид серебра выпадет в виде осадка, золь – не получится.
Туманы аэрозоли
Дымы, пыли