Дисперсные системы

Материал из m-protect.ru

Текущая версия

Дисперсные системы, образования из двух или большего числа фаз (тел) с сильно развитой поверхностью раздела между ними. В дисперсных системах по крайней мере одна из фаз — дисперсная фаза — распределена в виде мелких частиц (кристалликов, нитей, плёнок или пластинок, капель, пузырьков) в другой, сплошной, фазе — дисперсионной среде. Дисперсные системы по основной характеристике — размерам частиц или (что то же самое) дисперсности (определяемой отношением общей площади межфазной поверхности к объёму дисперсной фазы) — делятся на грубо (низко) дисперсные и тонко (высоко) дисперсные, или коллоидные системы (коллоиды). В грубодисперсных системах частицы имеют размер от 10^-4 см и выше, в коллоидных — от 10^-4—10^-5 до 10^-7 см.

По агрегатному состоянию дисперсионной среды различают газодисперсные системы — аэрозоли (туманы, дымы), пыль; жидкодисперсные — золи, суспензии, эмульсии, пены; твёрдодисперсные — стеклообразные или кристаллические тела с включениями мельчайших твёрдых частиц, капель жидкости или пузырьков газа (см. табл.). Пыль, суспензии, лиофобные эмульсии (см. Лиофильные и лиофобные коллоиды) — грубодисперсные системы; как правило (при наличии разности плотностей), они седиментационно неустойчивы, т. е. их частицы оседают под действием силы тяжести или всплывают. Золи — типичные высокодисперсные коллоидные системы, частицы дисперсной фазы которых (мицеллы) участвуют в броуновском движении и потому седиментационно устойчивы. Жидкие и твёрдые пены, состоящие из газовых ячеек-пузырьков, разделённых тонкими прослойками непрерывной фазы, представляют особую группу структурированных ячеистых систем.

По интенсивности молекулярного взаимодействия фаз различают лиофильные и лиофобные дисперсные системы. В лиофильных системах молекулярное взаимодействие между фазами достаточно велико и удельная свободная поверхностная энергия (поверхностное натяжение) на межфазной границе очень мала. Лиофильные системы образуются самопроизвольно (спонтанно) и имеют предельно высокую дисперсность. В лиофобных системах взаимодействие между молекулами различных фаз значительно слабее, чем в случае лиофильных систем; межфазное поверхностное натяжение велико, вследствие чего система проявляет тенденцию к самопроизвольному укрупнению частиц дисперсной фазы. Обязательное условие существования лиофобных Дисперсные системы — наличие стабилизаторов, веществ, которые адсорбируются на поверхности раздела фаз и образуют защитные слои, препятствующие сближению частиц дисперсной фазы.

Дисперсные системы могут быть бесструктурными (свободнодисперсными) и структурированными (связнодисперсными). Структурированные дисперсные системы пронизаны сеткой-каркасом из соединённых между собой частиц (капель, пузырьков) дисперсной фазы, вследствие чего обладают некоторыми механическими свойствами твёрдых тел (подробнее см. Дисперсная структура, Гели). Характерная особенность дисперсных систем — высокая свободная энергия как следствие сильно развитой межфазной поверхности; поэтому дисперсные системы обычно (кроме лиофильных дисперсных систем) термодинамически неустойчивы. Они обладают повышенной адсорбционной способностью, химической, а иногда и биологической активностью. Дисперсные системы — основной объект изучения коллоидной химии.

Дисперсные системы широко распространены в природе, технике и быту. Примерами дисперсных систем могут служить горные породы, грунты, почвы, дымы, облака, атмосферные осадки, растительные и животные ткани; строительные материалы, краски, моющие средства, волокнистые изделия, важнейшие пищевые продукты и многие др.

Литература:

Ребиндер П. А., Фигуровский Н. А., Коллоидная химия, в кн.: Развитие физической химии в СССР, под ред. Я. И. Герасимова, М., 1967, с. 239;

Песков Н. П., физико-химические основы коллоидной науки, 2 изд., М. — Л., 1934;

Думайский А. В., Учение о коллоидах, 3 изд., М. — Л., 1948;

Жуков И. И., Коллоидная химия, ч. 1, Л., 1949;

Шелудко А., Коллоидная химия, пер. с болг., М., 1960;

Воюцкий С. С., Курс коллоидной химии, М., 1964;

Пасынский А. Г., Коллоидная химия, 3 изд., М., 1968: Писаренко А. Г., Поспелова К. А., Яковлев А. Г., Курс коллоидной химии, 3 изд., М., 1969;

Сведберг Т., Коллоидная химия, пер. с англ., 2 изд., М., [1930];

Freundlich Н., Kapillarchemie, Bd 1—2, Lpz., 1930—32;

Colloid science, ed. H. R. Kruyt, v. 1-2, N. Y.—[a. о.], 1949—52;

Наука о коллоидах, под ред. Г. Р. Кройта, пер. с англ., т, 1, М., 1955: Surface and colloid science, ed. E. Matijević, v. 1—4, N. Y. — [а. о.], 1969—71.