По дисперсности, т.е. размеру частиц дисперсной фазы дисперсные системы делят на взвеси (суспензии и эмульсии) и коллоидные системы.
Взвеси – это дисперсные системы, в которых размеры распределённых частиц сравнительно велики (10-7 – 10-5 м). Взвеси делятся на суспезии и эмульсии. В суспезиях распределённое вещество твёрдое, а в эмульсиях – жидкое. Взвеси неустойчивы, если диспергированное вещество в них имеет большую плотность, чем дисперсионная среда, то диспергированное вещество постепенно выпадает в осадок (седиментация). Если его плотность меньше плотности среды – оно, наоборот, всплывает (расслоение).
Коллоидные системы (или коллоидные растворы) – это гетерогенные дисперсные системы, в которых частицы распределённого вещества имеют размеры порядка от 1 до 100 нм. Суммарная поверхность системы, состоящей из частиц такого размера, достигает необычайно большой величины. Каждая частица может содержать большое число атомов или молекул.
Истинный раствор представляет собой гомогенную систему со степенью дисперсности 10-10 – 10-9 м.
В данном случае граница (поверхность раздела) между растворённым веществом и растворителем отсутствует, так как понятие поверхности раздела неприменимо к отдельным атомам, молекулам и ионам.
Золи как высокодисперсные системы с жидкой диперсионной средой.
Золи высокодисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и твердой дисперсной фазой.
Если дисперсионной средой является газ, дисперсная система называется аэрозолем.
Гидрофобные и гидрофильные коллоидные системы.
В лиофильных системах наблюдается усиление межмолекулярного взаимодействия между дисперсионной средой и дисперсной фазой. Межфазное поверхностное натяжение очень мало, а межфазная граница может быть размыта. Лиофильные дисперсные системы термодинамически равновесны, они всегда высокодисперсны, образуются самопроизвольно и при сохранении условий их возникновения могут существовать сколь угодно долго.
|
|
В лиофобных дисперсных системах межмолекулярное взаимодействие между дисперсионной средой и дисперсной фазой значительно. Граница раздела фаз выражена достаточно чётко. Лиофобные дисперсные системы термодинамически неравновесны, неустойчивы.
Методы получения коллоидных систем: диспергационные и конденсационные методы (физическая конденсация, конденсация из паров и химическая конденсация).
Образование дисперсных систем возможно двумя путями: диспергационным и конденсационным.
Диспергирование – это тонкое измельчение твёрдого тела или жидкости, в результате которого образуются дисперсные системы.
Лиофобные коллоидные системы получают путём дробления крупных кусков вещества до частиц коллоидных размеров. Распространённым методом диспергирования является удар или истирание твёрдых тел. Измельчение осуществляется с помощью шаровых и коллоидных мельниц.
Часто для получения коллоидных систем применяют диспергирование ультразвуком. При прохождении звуковой волны с частотой 20000 Гц в системе возникают местные, быстро чередующиеся сжатия и расширения веществ, которые и приводят к их разрушению
Конденсационные методы – это способы получения коллоидных систем путём объединения (конденсации) молекул и ионов в агрегаты коллоидных размеров. При этом система из гомогенной превращается в гетерогенную. Конденсационные методы классифицируют по природе сил, вызывающих конденсацию, на физическую конденсацию и химическую конденсацию.
|
|
Физическая конденсация осуществляется при понижении температуры газовой среды, содержащей пары различных веществ, пар становится пересыщенным и частично конденсируется, образуя дисперсную фазу.
При получении коллоидных систем путём химической конденсации вещество, образующее дисперсную фазу, получается в результате химической реакции. Чтобы в ходе химической реакции образовалась коллоидная система, нужно выполнить следующие условия проведения реакции:
1) вещество дисперсной фазы должно быть нерастворимо в дисперсионной среде;
2) скорость образования зародышей кристаллов дисперсной фазы должна быть гораздо больше, чем скорость роста кристаллов;
3) одно из исходных веществ должно быть взято в избытке, так как именно это вещество является стабилизатором коллоидных частиц.
Восстановление. Важнейшим химическим методом является восстановление в отсутствии или в присутствии высокомолекулярных веществ.
Пептизация как физико-химическое дробление осадков до частиц коллоидного размера. Адсорбционная пептизация. Пептизация путём поверхностной диссоциации. Пептизация путём промывания осадка
Пептизацией (физико-химическим дробление осадков) называют расщепление на первичные частицы под действием внешней среды агрегатов, возникающих в результате обратимой коагуляции дисперсных систем. В коллоидной химии пептизацией называется перевод свежеприготовленных рыхлых осадков в коллоидный раствор. Иначе говоря, это распад агрегатов частиц в дисперсных системах, т. е. процесс обратный коагуляции Происходит пептизация при помощи электролитов или ПАВ (пептизаторов). Иногда возможно протекание пептизации и при повышении температуры, при удалении коагулянтов в ходе промывания осадка и т. п.
|
|
Существует несколько разновидностей пептизации:
адсорбционная пептизация происходит при физической адсорбции молекул или ионов пептизатора на поверхности частиц, входящих в состав крупных агрегатов. Адсорбционные слои сольватированных молекул или ионов раздвигают частицы, ослабляют их притяжение
друг к другу, и в результате перемешивания стабилизированные пептизатором частицы переходят в коллоидный раствор.
Пептизация под действием ПАВ. При адсорбции молекул ПАВ на поверхности мельчайших частиц происходит ослабление их связей со средой, а также друг с другом, что облегчает удаление этих частиц при перемешивании водной среды.
Химическая (диссолюционная) пептизация - получение золя при действии на осадок реагента, который химически реагирует с ним. В этом случае часть молекул вещества осадка взаимодействует с ним с образованием растворимого соединения, которое, собственно, и будет играть роль пептизатора.
Пептизация при отмывании осадка может происходить при промывании на фильтре свежеприготовленных осадков. Её причиной является удаление избытка электролита, вызывающего объединение частиц осадка.
Правило осадка. При постоянном содержании пептизатора с возрастанием количества взятого осадка количество образующегося золя сначала увеличивается, а затем уменьшается.