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).

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I) Получение передаточных функций разомкнутой и замкнутой системы, по возмущению относительно выходной величины, по задающему воздействию относительно рассогласования .
2. I. Естествознание в системе науки и культуры
3. I. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ.
4. I. Классификация установок, по Узнадзе.
5. I. Логистика как системный инструмент.
6. I. ПОЧЕМУ СИСТЕМА МАКАРЕНКО НЕ РЕАЛИЗУЕТСЯ
7. I. РАЗВИТИИ ЛЕКСИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЯЗЫКА У ДЕТЕЙ С ОБЩИМ НЕДОРАЗВИТИЕМ РЕЧИ
8. II КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА ЧУГУНОВ
9. II Секретариат по вопросам окружающей среды
10. II Физические загрязнения окружающей природной среды
11. II. О ФИЛОСОФСКОМ АНАЛИЗЕ СИСТЕМЫ МАКАРЕНКО
12. II. Система обязательств позднейшего права