ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дисперсные системы из "Практикум по физической и коллоидной химии" Систед1ы, изучаемые физической химией, — газы, жидкости, растворы — состоят из небольших молекул или ионов. Эти системы называются молекулярными или истинными системами. Наряду с этими системами существует большое количество систем с частицами, образованными группами небольших молекул, т. е. представляющими собой обломки кристаллических решеток или аморфных веществ. Системы, у которых вещество раздроблено до частиц размером 1—100 ммк, находящихся в какой-либо среде (газ, жидкость) во взвешенном состоянии, называются коллоидными, или дисперсными, системами. [c.104] В коллоидной системе раздробленное вещество называется дисперсной фазой. Среда, в которой эти частицы взвешены, называется дисперсионной средой. Дисперсная фаза нерастворима в дисперсионной среде и отделена от нее поверхностью раздела. Таким образом, коллоидные системы являются гетерогенными системами в отличие от истинных систем, которые являются однородными, гомогенными. Если дисперсионная среда — жидкость, а дисперсная фаза — твердое вещество, коллоидная система называется золем. Если дисперсная фаза — жидкость, система называется эмульсией. [c.104] Высокоразвитая поверхность раздела между фазой и средой в коллоидных системах создает большой избыток поверхностной энергии. Вследствие этого коллоидные системы мало устойчивы частицы укрупняются, объединяясь в агрегаты. [c.104] Для получения устойчивой коллоидной системы необходимо присутствие стабилизатора. В большинстве случаев стабилизатором является электролит. Один из ионов электролита адсорбируется на поверхности коллоидных частиц, сообщая им одноименный заряд. Р1оны противоположного знака находятся в дисперсионной среде вокруг частиц. Одноименный заряд коллоидных частиц препятствует их агрегированию. [c.104] Для коллоидной системы с твердой дисперсной фазой структура коллоидной частицы вместе с ионами, расположенными вокруг нее, представлена на рис. 17. [c.105] Если на поверхности раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой образуется слой из молекул стабилизатора, который обладает определенной структурой, или образуется студнеобразная пленка, покрывающая частицу, то создается структурномеханический барьер, препятствующий агрегации частиц. [c.105] Такой фактор устойчивости называется структурно - механическим. [c.105] Дисперсные системы могут быть получены двумя методами 1) конденсацией — созданием условий, когда атомы или молекулы соединяются в агрегаты коллоидной степени дисперсности метод конденсации основан на превращении молекулярных растворов в коллоидные 2) диспергированием — дроблением грубодисперсных веществ на мелкие частиды. [c.105] Эмульсии получаются механическим диспергированием дисперсной фазы в дисперсионной среде в присутствии соответствующего эмульгатора. В последнее время для получения эмульсии широко, применяется ультразвук. [c.106] Эмульсин бывают двух родов. Эмульсия масла в воде (м/в) и эмульсия воды в масле (в/м). В первом случае дисперсная фаза — какая-либо неполярная жидкость ( масло ), а дисперсионная среда полярная жидкость — вода. Во втором случае — наоборот. Природа эмульгатора определяет тип эмульсии. Для стабилизации эмульсии м/в требуется эмульгатор с преобладающими гидрофильными свойствами, например мыла щелочных металлов. Стабилизирующее действие мыла на эмульсии м/в связано как со структурно-механическим фактором, так и с образованием заряда на поверхности частиц. Адсорбируясь на поверхности капелек, молекулы мыла создают пленку, обладающую структурной вязкостью и прочностью. Молекулы мыла, накапливаясь на поверхности. раздела, своей гидрофильной частью обращены в воду. Таким образом, внешняя поверхность пленок, окружающих капли дисперсной фазы, гидратирована, что создает дополнительную устойчивость. Вследствие диссоциации молекул мыла, адсорбированных на частичках эмульсии, на последних создается заряд и образуется двойной электрический слой, как и на поверхности золей. Для эмульсий типа в/м эмульгатор должен обладать гидрофобными свойствами. [c.106] Если частицы дисперсной системы не стабилизированы, то такая система может существовать тольхо при малой концентрации дисперсной фазы. Так, например, без эмульгаторов относительно устойчивыми могут быть разбавленные эмульсии, в которых дисперсная фаза составляет 0,1—0,01%. [c.106] Для очистки золей от избытка электролитов служат методы диализа и ультрафильтрации. Диализ основан на применении мембран (целлофан, пергамент, коллодие-вые мембрань ), проницаемых для ионов и молекул и непроницаемых для коллоидных частиц. По одну сторону мембраны находится диализуемый коллоидный раствор, а по другую — вода. [c.106] Диализ может быть ускорен наложением электрического ноля на диализуемую жидкость (электродиализ). При электродиализе ионы низкомолекулярных нримесей перемещаются к соответствующим электродам. Диализом широко пользуются в биохимических лабораториях для освобождения растворов белков от низкомолекулярных веществ. [c.107] Ультрафильтрация — отделение дисперсной фазы от дисперсионной среды — производится через специально приготовленные плотные фильтры, непроницаемые для частиц дисперсной фазы. [c.107] Заряженные коллоидные частицы в электрическом поле передвигаются к соответствующему электроду. Ионы диффузного слоя направляются к электроду противоположного знака. Явление передвилсения частиц дисперсных систем в электрическом поле называется электрофорезом. [c.107] Укрупнение коллоидных частиц за счет их слипания или полное разрушение системы на две фазы и выпадение части или всей дисперсной фазы в осадок называется коагуляцией. оагуляция может быть вызвана изменением температуры, механическим воздействием, влиянием света и другими причинами. Особенно чувствительны золи к действию на них электролитов. Количество электролита, необходимое ц я стабилизации данного золя, строго ограничено. Избыток электролита вызывает коагуляцию. Минимальная концентрация электролита, которая вызывает явную коагуляцию, называется порогом коагуляции. Коагуляцию вызывает ион, знак заряда которого противоположен заряду частицы. Чем больше заряд иона, вызывающего коагуляцию, тем меньше порог коагуляции. У ионов одного и того же заряда пороги коагуляции могут отличаться, так как они зависят от природы коагулирующих ионов. На величину порога коагуляции влияет такл е природа иона, сопутствующего коагулирующему. [c.107] Коагуляция происходит также при смешении двух золей с различными знаками заряда их частиц (взаимная коагуляция). Такой тип коагуляции применяется при очистке воды от взвешенных коллоидных частиц. При добавлении к воде солей алюминия последние, гидроли-зуясь, образуют положительно заряженные коллоидные частицы А1(0Н)з, которые соединяются с отрицательно заряженными коллоидными частицами, находящимися в воде. [c.107] Вернуться к основной статье