 |
|
Классификация коллоидных систем
Дисперсные системы – это гетерогенные системы, состоящие из двух фаз. Одна из фаз находится в сильно измельченном (диспергированном) состоянии в виде мельчайших твердых частиц, капелек жидкости, пузырьков газа и называется дисперсной фазой. Вторая фаза – это среда, в которой распределены частицы диспергированного вещества, называется дисперсионной средой. Обязательным условием получения дисперсных систем является взаимная нерастворимость диспергируемого вещества и дисперсионной среды. Существует несколько различных классификаций дисперсных систем: по размеру частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды и др.
В зависимости от размеров частиц дисперсной фазы, дисперсные системы делятся на:
· грубодисперсные системы или взвеси (размер
частиц 10-5 – 10-7 м);
· высокодисперсные (коллоидные) системы (размер
частиц 10-7 – 10-9 м).
Таким образом, коллоидные растворы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами (размер частиц 10-10 м). Типичными коллоидными растворами являются золи, в которых дисперсная фаза – твердое вещество, а дисперсионная среда – жидкость.
Дисперсные системы можно классифицировать по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды (таблица 3).
Таблица 3
Типы дисперсных систем
| Дисперсионная среда | Дисперсная фаза | Тип дисперсной системы | Примеры |
| Газ | Жидкая | Аэрозоль | Туман, облака |
| Твердая | Аэрозоль | Дым, пыль | |
| Жидкая | Газ | Пена | Мыльная пена, пена газированной воды |
| Жидкая | Эмульсия | Молоко, майонез | |
| Твердая | Суспензия, золь | Краски, глина, паста | |
| Твердая | Газ | Твердая пена | Пемза, пенопласт |
| Жидкая | Твердая эмульсия | Жемчуг, опал | |
| Твердая | Твердый золь | Сплавы, рубиновые стекла |
По взаимодействию дисперсной фазы с дисперсионной средой коллоидные системы разделяют на:
· лиофильные - для них характерно сильное межмолекулярное взаимодействие дисперсной фазы со средой. Это взаимодействие приводит к образованию сольватных (гидратных в случае воды) оболочек из молекул дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы, которые делают коллоидную систему устойчивой. К ним относятся растворы белков, высокомолекулярных соединений и др.;
· лиофобные – взаимодействие дисперсной фазы с дисперсионной средой не играет существенной роли. Эти системы термодинамически неустойчивы. К ним относятся золи металлов, труднорастворимых гидроксидов и солей.
По взаимодействию между частицами дисперсной фазы дисперсные системы классифицируют на:
· свободнодисперсные – частицы дисперсной фазы не связаны между собой (суспензии, аэрозоли и др.);
· связнодисперсные (структурированные) – частицы дисперсной фазы связаны между собой и образуют пространственную сетку (пены).
Важнейшей отличительной особенностью коллоидного состояния вещества является большая площадь поверхности раздела фаз. В поверхностном слое частица вещества обладает существенно иными свойствами, отличными от свойств частицы вещества в объёме фазы. Частицы, находящиеся в поверхностном слое, обладают избыточной свободной энергией, что обусловливает термодинамическую неустойчивость коллоидной системы. Уменьшение свободной энергии в растворах может быть достигнуто за счет уменьшения поверхностного натяжения в результате повышения или понижения концентрации растворенного вещества в поверхностном слое. Самопроизвольное изменение концентрации растворенного вещества в поверхностном слое по сравнению с концентрацией в объеме фазы называется адсорбцией. В коллоидных растворах (золях) на границе твердое тело-раствор вещество адсорбируется в виде ионов.