Классификация дисперсных систем

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 29Следующая ⇒

Дисперсные системы можно классифицировать по различным признакам:

1. По размеру частиц дисперсной фазы:

первый вариант:

а) высокодисперсные d = 10^-9 – 10^{-7 м (1-100 нм)}

б) среднедисперсные d = 10^-7 – 10^{-5 м}

в) грубодисперсные d > 10^{-5 м}

предпочитаю давать второй вариант (учебник МГУ):

а) наносистемы (ультрадисперсные) d = 1 - 10 нм

б) высокодисперсные d = 10 нм - 1 мкм

в) грубодисперсные d = 1 - 100 мкм

2. По фракционному составу:

а) монодисперсные

б) полидисперсные

3. По концентрации частиц дисперсной фазы (учебник МГУ):

а) малая

б) большая

4. По характеру распределения фаз (учебник МГУ):

а) сплошное распределение – континуальное

б) сетка тонких прослоек – биконтинуальное

5. По взаимодействию между частицами дисперсной фазы (по кинетическим свойствам)

а) свободно-дисперсные (при малой концентрации дисперсной фазы в жидкой и газообразной дисперсных средах)

б) связно-дисперсные (при большой концентрации дисперсной фазы – биконтинуальное распределение – либо в твердой дисперсионной среде)

6. По взаимодействию между частицами дисперсной фазы и дисперсионной средой:

а) лиофильные - хорошо сольватирующиеся лиофильные дисперсные системы образуются путём самопроизвольного диспергирования, термодинамически устойчивы.

Пример: растворы коллоидных ПАВ (образующих мицеллы при концентрации выше ККМ) и растворы полимеров.

Несмотря на то, что эти системы - гомогенны, тем не менее, они относятся к объектам изучения коллоидной химии, так как размеры агрегатов коллоидных ПАВ и макромолекул полимеров соизмеримы с размерами частиц дисперсной фазы в коллоидных системах, что проявляется в некоторых свойствах этих истинных растворов.

б) Все остальные коллоидные системы - лиофобные – неустойчивые, обладающие избытком поверхностной энергии, получаются путем принудительного диспергирования, в них самопроизвольно идут процессы по укрупнению частиц (коагуляции, разрушения). При слипании таких частиц поверхностная энергия уменьшается. По этой причине в коллоидные системы необходимо добавлять стабилизаторы.

7. По агрегатному состоянию фаз (табл. 1.1)

Таблица 1.1

Классификация коллоидных систем по агрегатному состоянию фаз

Дисперсионная среда Дисперсная фаза ж г (аэрозоли) тв

тв ж г т/ж: континуальные: малая концентрация -золи (коллоидные растворы с d =1-100 нм), суспензии; концентрированные - пасты, биконтинуальные: гели (концентриров.) ж₁/ж₂_: эмульсии г/ж: свободнодисперсные – газовые эмульсии связнодисперсные – жидкие пены т/г: в зависимости от дисперсности: дымы, пыли, порошки ж/г: туманы, облака г/г: - не существуют т₁/т₂_:композитные материалы, горные породы, сплавы ж/т: растительные клетки, живые организмы г/т: пористые материалы: пемза, хлеб, сыр, твердые пены

Лекция 2

Физическая химия поверхностных явлений

Межмолекулярные связи

Межмолекулярное взаимодействие может иметь различный характер:

1. химические связи – образуются путем перекрывания электронных орбиталей и потому сугубо специфичны

2. водородные связи возникают между молекулами, содержащими функциональную группу – ОН: кислотами, щелочами, водой и др. веществ -

силикагель - Si – OH H

O O

- Si – OH H

3. Силы Ван-дер-Ваальса^(*) (молекулярные связи), действующие между любыми молекулами.

Отличия молекулярных сил притяжения от химических:

а) по величине энергии: Е_мол= 5 - 50 кДж/моль

Е _{хим =}80 – 800 кДж/моль

б) молекулярные силы неспецифичны

в) различие по радиусу действия

r _хим~ 10^-8

r _мол > 10^{-7 см}

г) молекулярные силы аддитивны, а химические связи насыщаемы

Молекулярные силы взаимодействия включают в себя:

а) ориентационные силы (Кеезома) ^(*)

Возникают между полярными молекулами в результате взаимодействия дипольных моментов. Из-за диполь-дипольного взаимодействия молекулы приобретают определенную ориентацию относительно друг друга

Энергия ориентационного взаимодействия сильно зависит от расстояния между молекулами:

Е _{μ ˉ 1/ μ ˉ 2} = - А₁/r⁶(2.1)

У полярной молекулы – центр тяжести «+» и «-» зарядов не совпадает (дипольный момент μ ˉ _i ≠ 0).

Степень полярности зависит от дипольного момента μ ˉ _i. Полярность многоатомных молекул определяется полярностями отдельных связей и их расположением относительно друг друга.

К неполярным неорганическим веществам относятся: элементы, симметрические молекулы газов, некоторые соли (сульфиды металлов).

При рассмотрении полярности или неполярности молекул органических следует обращать внимание не только на наличие полярной группы в молекуле, но и на расположение их в структурной формуле молекулы.

Например:

б) индукционные силы (силы Дебая^(*)). Диполь у неполярной молекулы возникает в электрическом поле или под действием поля полярной молекулы.

Энергия связи зависит от поляризуемости молекул и также сильно уменьшается с увеличением расстояния:

Е _инд= - А₂/r⁶(2.2)

в) дисперсионные силы (силы Лондона^(*)) действуют между всеми молекулами. Возникают из-за непрерывного движения электронов в атомах, приводящего к образованию мгновенных диполей. В свою очередь электрическое поле мгновенного диполя одного атома индуцирует дипольный момент соседнего, что приводит к возникновению сил притяжения.

Е _дисп= - А₃/r⁶ (2.3)

точнее , (2.4)

где α – поляризуемость молекулы.

Дисперсионные силы притяжения не зависят от температуры.

Молекулярные силы быстро убывают с увеличением расстояния между молекулами.

Рассмотрим соотношения между отдельными силами притяжения молекул (табл. 2.1):

Таблица 2.1

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒