Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы (ДФ) и дисперсионной среды (ДС)



 

ДФ-ДС Типы систем Примеры
Г – Г Фактически гомогенные Атмосфера Земли
Ж – Г Аэрозоли[12] – туманы Туман, кучевые облака, тучи, попутный газ с капельками нефти, моторное топливо в камере сгорания, выхлопные газы, духи́
Т – Г Аэрозоли – дымы и пыли, порошки Мука, кофе, аэрозоли лекарственных веществ, табачный дым, самумы (песчаные и пыльные бури), цементная и угольная пыль, промышленные выбросы в атмосферу
Г – Ж Пены, или газовые эмульсии Взбитые сливки, газированные напитки, пена шампанского и пива, мыльная пена (рис. 17)
Ж – Ж Эмульсии Продукты питания (молоко, маргарин, сливочное масло, майонез), жидкие среды организма (плазма крови, лимфа, пищеварительные соки), жидкое содержимое клеток (цитоплазма, кариоплазма), фармацевтические и косметические препараты (мази, кремы), битумно-водная эмульсия (рис. 18), нефть, латекс
Т – Ж Золи, суспензии Краски, речной и морской ил, взвешенные в воде строительные растворы, зубные, косметические пасты, кисели, студни, клеи, агар-агар[13], золи металлов в воде
Г – Т Твёрдые пены Пористые тела: снежный наст с пузырьками воздуха, текс-тильные ткани, кирпич, силикагель, пенобетон, пенопласт, пенополиуретан, пеностекло, пемза, керамика, поролон, порошки, активированный уголь, хлеб, пористый шоколад
Ж – Т Твёрдые эмульсии, гели Капиллярные системы: ткани растений и животных, живые клетки, фрукты, овощи, сыр, желе, желатин, тушь, помада, мази, почва, грунт, бумага, вода в парафине, жемчуг, цеолиты, минералы с жидкими включениями
Т – Т Твёрдые золи Горные породы, цветные (рубиновые) стёкла, эмали, драгоценные и полудрагоценные камни – минералы (рис. 19), металлические сплавы, золи золота в стекле, пластмассы

Необходимое условие образования дисперсной системы – ограниченная растворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде. Системы Г – Г обычно не рассматриваются вследствие неограни-ченной взаимной растворимости газов. Однако и они в некоторых условиях (например, при высоком давлении) могут проявлять свойства гетерогенных систем благодаря флуктуации[14] плотности и концентрации, вызывающим появление неоднородности.

 

 

Рис. 17. Дисперсная система Г – Ж (мыльная пена)

 

 

Рис. 18. Дисперсная система Ж – Ж (битумно-водная эмульсия)

 

 

Рис. 19. Дисперсная система Т – Т (минерал агат)

 

Кроме приведённых в табл. 2 простых дисперсных систем могут быть и сложные, содержащие две, три и более дисперсных фаз или дисперсных сред. Например, система Т, Ж – Г содержит две дисперсные фазы и называется смогом[15] (рис. 20).

 

 

Рис. 20. Дисперсная система Т, Ж – Г (смог в Москве)

 

Изменение типа дисперсных систем может происходить в технологическом процессе. Так, при выпечке хлеба система Т – Г (мука) превращается в систему Г – Т (хлеб).

По степени взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды дисперсные системы делятся на два вида – лиофильные (гидрофильные) и лиофобные (гидрофобные).

Для лиофильных систем характерно сильное взаимодействие частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды. Это приводит к образованию сольватных (гидратных) оболочек вокруг частиц дис­персной фазы и снижению свободной поверхностной энергии. По­этому они термодинамически устойчивы к агрегированию (укрупнению) частиц и характеризуются самопроизвольным диспергированием (измельчением).

В лиофобных системах наблюдается слабое взаимодействие частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды. В них межмолекулярные связи на границе раздела фаз нескомпенсированы, и имеется большой избыток свободной поверхностной энергии. Такие системы термодинамически неустойчивы и требуют дополнительной стабилизации. Именно та­кой тип систем является наиболее распространённым.

По степени взаимодействия частиц дисперсной фазы дисперсные системы делят на два класса:

- свободнодисперсные, в которых частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут свободно перемещаться (аэрозоли, разбавленные суспензии и эмульсии, лиозоли);

- связнодисперсные, в которых одна из фаз структурно закреплена и не может перемещаться свободно (гели и студни, пены, твёрдые растворы).

Коллоидные системы

Коллоидные системы (или коллоиды) – разновидность гетерогенных дисперсных систем, характеризующиеся высокой степенью дисперсности, размеры частиц дисперсной фазы коллоидных систем 1-100 нм.

Коллоидные системы, дисперсионная среда которых жидкость, называется коллоидными растворами или золями (или лиозолями). Застывший золь, превратившийся в довольно плотную студнеобразную массу, называют гелем. В гелях дисперсная фаза образует пространственную структуру, в ячейках которой находится дисперсионная среда (газ или жидкость).

Если дисперсионной средой является вода, то коллоидные растворы называются гидрозолями, а гели – гидрогелями, если же дисперсионной средой являются органические жидкости, то соответственно они называются органозолями и органогелями.

 

Коллоиды, правильнее коллоидные системы (от греч. kolla – клей и eidos – вид) – дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами − суспензиями и эмульсиями. Прежде коллоидами называли " клееподобные тела" (белок, крахмал, клей и пр.); термин устарел и применяется лишь для краткости. Гель (от лат. gelо – застываю) – дисперсная система, обладающая некоторыми свойствами твёрдых тел (способность сохранять форму, прочность, упругость); типичные гели имеют вид студенистых тел (например, желатиновый студень, столярный клей). Гидрозоль (от греч. hydō r – вода, влага и золь) – дисперсная система, состоящая из твёрдых частиц, взвешенных в воде. Органозоль (от греч. organikos – органический и золь) – дисперсная система, в которой растворителем служит органическая среда.

 

На рис. 21 представлены процессы обратимого превращения твёрдого коллоида в гель и золь.

Золь Гель Твёрдый коллоид

 

Рис. 21. Превращения твёрдого коллоида в гель и золь

( – частицы дисперсной фазы, ● – молекулы дисперсионной среды)

 

 

Многие осадки, образовавшиеся после длительного стояния, в результате коагуляции (слипания) лиофильных коллоидных растворов становятся гелями. Например, коллоиды метакремниевой кислоты H2SiO3 образуют гели с большим количеством воды. При высушивании этих гидрогелей получаются так называемые силикагели, которые являются хорошими адсорбентами (часто пакетики с ними вкладывают в новую обувь).


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-08; Просмотров: 1532; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.015 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь