Образование гетерогенных дисперсных систем

КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ (коллоиды, коллоидные растворы) — гетерогенные дисперсные системы с предельно высокой дисперсностью. К- с. занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами (суспензиями, эмульсиями). Размеры коллоидных частиц от 10 до 10 см. Образование К. с. связано с двумя процессами коагуляцией и пеп-тизацией (см. Коагуляция. Пептизация). [c.131]

Коллоидные ПАВ способны образовывать термодинамически устойчивые гетерогенные дисперсные системы. Они обладают высокой поверхностной активностью и малой истинной растворимостью. При некоторой концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), самопроизвольно образуются агрегаты молекул — мицеллы, вследствие чего общая растворимость ПАВ, обусловленная образованием наряду с истинным также и коллоидного раствора, резко увеличивается, тогда как молекулярная растворимость остается неизменной. [c.162]

Процесс образования полимерных смесей — это процесс образования гетерогенной коллоидной системы. Смеси полимеров относят к дисперсным коллоидным системам на том основании, что в них реализуется коллоидная степень дисперсности одного из компонентов. Этот компонент может рассматриваться как дисперсная фаза. Для смесей полимеров характерна двухфазная структура. В областях малых добавок одного из компонентов она является типично коллоидной. Для системы с примерно равным содержанием обоих компонентов обе фазы непрерывны, и определить одну из них как дисперсную затруднительно. Специфическое отличие смесей полимеров как гетерогенных коллоидных систем от систем классической коллоидной химии — существование межфазного слоя между компонентами, являющегося результатом действия ряда термодинамических и кинетических факторов [29]. [c.15]

Особый интерес представляют коллоидные поверхностно-активные вещества. Именно они в первую очередь понимаются под термином ПАВ. Главной отличительной особенностью этих веществ является способность образовывать термодинамически устойчивые (лиофильные) гетерогенные дисперсные системы (ассоциативные, или мицеллярные, коллоиды). К основным свойствам коллоидных ПАВ, обусловливающим их ценные качества и широкое применение, относятся высокая поверхностная активность способность к самопроизвольному мицеллообразо-ванию —образованию лиофильных коллоидных растворов при концентрации ПАВ выше некоторого определенного значения, -называемого критической концентрацией мицеллообразования (ККМ) способность к солюбилизации — резкому увеличению растворимости веществ в растворах коллоидных ПАВ вследст- [c.335]

Диспергирование и конденсация — методы получения свободнодисперсных систем порошков, суспензий, золей, в том числе аэрозолей, эмульсий и т. д. Под диспергированием понимают дробление и измельчение вещества, под конденсацией — образование гетерогенной дисперсной системы из гомогенной в результате ассоциации молекул, атомов или ионов в агрегаты. [c.115]

Необходимость пересыщения для образования гетерогенной дисперсной системы из гомогенной следует и из того факта, что появление избыточной поверхностной энергии при конденсации должно быть предварительно скомпенсировано избытком энергии Гиббса системы, что и обеспечивается пересыщением. [c.119]

Исходя из исследования поверхностей активности асфальтенов [267, 268] в интервале 20—150°С была найдена критическая концентрация мицеллообразования (ККМ) в групповых компонентах соответствующих нефтяных остатков. Показано, что истинные растворы получаются при массовом содержании асфальтенов 0,005—0,6 %. Более концентрированные растворы образуют гетерогенные дисперсные системы. При дальнейшем концентрировании образуются первичные надмолекулярные образования и затем асфальтены выделяются в отдельную фазу. Частицы асфальтенов в коллоидных системах имеют размеры 2—30 нм и образуют коацерваты размером до 2 мк. Размеры асфальтеновых частиц [c.280]

Явление критической опалесценции и теория гетерогенных флуктуаций доказывают принципиальную возможность самопроизвольного эмульгирования, приводящего к образованию термодинамически устойчивой, т. е. истинно лиофильной, дисперсной системы центральным требованием, предъявляемым при этом к системе, является весьма низкое межфазное натяжение а. [c.91]

Однако всеобщность коллоидного состояния представляется в настоящее время не только возможной (стр. 5), но и действительной в том смысле, что реальные тела являются дисперсными системами. Так, флуктуации плотности в газообразной гомогенной среде, несмотря на короткое время жизни, представляют собой гетерогенные образования со свойствами дисперсной фазы. Дефекты решеток реальных кристаллов, достигающие коллоидных размеров, также являются дисперсной фазой и коллоидно-химическая интерпретация поведения дефектов успешно проводится в современных работах по физике твердого тела. Чистые жидкости, по-видимому, также не составляют исключения (ассоциаты, [c.11]

Однако всеобщность коллоидного состояния представляется в настоящее время не только возможной, но и действительной в том смысле, что практически все реальные тела являются дисперсными системами. Так, флуктуации плотности в газообразной гомогенной среде, несмотря на короткое время жизни, представляют собой гетерогенные образования со свойствами дисперсной фазы. Дефекты решеток реальных кристаллов, достигающие коллоидных размеров, также являются дисперсной фазой и коллоидно-химическая интерпретация поведения дефектов успешно проводится в современных работах по физике твердого тела. Чистые жидкости, по-видимому, также не составляют исключения (ассоциаты, жидкие кристаллы). Следовательно, в настоящее время весьма трудно представить себе реальное тело, не обладающее признаками и свойствами дисперсной системы. [c.13]

Дисперсные системы занимают промежуточное положение между макроскопическими гетерогенными системами и молекулярными растворами — гомогенными системами. Это обусловливает возможность возникновения дисперсных систем двумя путями диспергированием макроскопических фаз (диспергационный путь образования) и конденсацией из истинных растворов или однокомпонентных гомогенных систем (конденсационное образование). [c.112]

Еще отчетливее, пожалуй, различие между гомогенными растворами высокомолекулярных соединений и коллоидно-гетерогенными дисперсиями проявляется при их взаимных превращениях в процессах разделения метастабильных (пересыщенных) гомогенных растворов на две фазы, приводящих к образованию высокомолекулярных дисперсных систем и дисперсных структур. По Ребиндеру и Щукину, лиофильные дисперсные системы, сохраняющие двухфазность, характеризуются весьма низкими значениями межфазной поверхностной энергии. [c.56]

При изучении процессов образования новых дисперсных фаз, играющих решающую роль в формировании высокомолекулярных конденсационных структур,— студней или гелей большая роль отводится исследованию различных физико-химических свойств этих структур методами светорассеяния, малоуглового рассеяния рентгеновских лучей, а также электронной микроскопии, которые позволяют установить объективные различия между гомогенными, однофазными и гетерогенными двухфазными системами. [c.63]

Физико-химия полимеров в значительной степени под влиянием успехов современной коллоидной химии как физико-химии поверхностных явлений в дисперсных системах и физико-химической механики дисперсных структур сталкивается с необходимостью рассмотрения процессов, приводящих к возникновению межфазных границ, т. е. возникновению гетерогенности (двух- или много-фазности) в первоначально истинном растворе полимера при повышении его концентрации или при изменении температуры, например, при гелеобразовании, или в блочных полимерах при частичном образовании кристаллической дисперсной фазы, сосуществующей с аморфной средой. Возникновение так называемых надмолекулярных структур зачастую сводится к образованию частиц новых фаз, так что система, в которой эти процессы происходят, становится двухфазной, с явно выраженной поверхностью раздела. [c.262]

Гетерокоагуляции аналогичен процесс флокуляции, заключаю-и ийся в образовании агрегатов (хлопьев) из гетерогенных частиц в результате собирающего действия высокомолек лярных веществ, называемых флокулянтами. Механизм действия флокулянтов заключается в пх адсорбции на нескольких частицах с образованием полимерных мостиков, связывающих частицы между собой. Прн неоптимальных количествах флокулянта мол<ет наблюдаться, наоборот, стабилизация дисперсной -системы. Флокуляиты подразделяют на неорганические и органические, природные и синтетические, на ионогенные, неионогенные и амфотерные. Из неорганических флокулянтов применяется активная кремневая кислота (АК). Природными органическими флокулянтами являются крахмал, карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ) и др. Наибольшее распространение в настоящее время получил выпускаемый промышленностью полиакриламид (ПАЛ) /—СНг—СН— , имеющий относитель- [c.345]

Дисперсные системы занимают промежуточное положение между гетерогенными и гомогенными. В таких образованиях при дроблении объем дисперсной фазы остается тем же, что и в массивном теле, однако поверхность соприкосновения всех частиц друг с другом или с окружающей средой резко возрастает с уменьшением размера частиц при увеличении их числа. Поэтому в дисперсных системах решающее значение приобретают особые свойства вещества в пограничных — поверхностных— слоях и так называемые поверхностные явления [102]. [c.7]

Конденсация. Все методы конденсации, или конденсационные методы, сводятся к тому, что частицы предельно раздробленного вещсства, т. е. вещества, находящегося в растворенном состоянии или в виде пара, когда его молекулы разобижены, подвергаются укрупнению, соединяясь друг с другом и образуя более крупные агрегаты. Процесс коггденсации вещества в состоянии отдельных молекул (или нонов) может произойти только в том случае, если это вещество пересыщает раствор или газовую смесь. Таким образом, кондеисациоиный процесс образования гетерогенной дисперсной системы происходит в две стадии 1) образование пересыщенного раствора или пара и 2) собственно конденсация из пересыщенного раствора или пара. Конденсационные методы отличаются от дисперсионных тем, что раз начавшийся процесс конденсации идет далее самопроизвольно и сопровождается отдачей энергии. Все усилия при искусственном иолучении гетерогенных дисперсных систем иосредством метода конденсации сводятся к получению пересыщенного раствора или пара, что может быть достигнуто двумя способами 1) понижением растворимости или давления пара путем охлаждения или замены растворителя или 2) образованием [c.189]

Наибольшим разнообразием факторов устойчивости и методов коагуляции отличаются дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой. Для них характерны все ранее рассмотренные как термодинамические, так и кинетические факторы устойчивости, поскольку только в жидких средах наблюдается диссоциация электролитов, вызывающая образование двойных электрических слоев, и сольватация, при которой возможно резкое снил ение межфазного натяжения. В жидких средах можно наблюдать адсорбционное понижение поверхностной энергии до минимальных значений, компенсирующихся энтропийным расталкиванием. В результате этого становится возможным самопроизвольное диспергирование нли образование гетерогенных дисперсных систем, устойчивых практически неограниченное время. В жидких средах возможно изменение плотности фаз в широких пределах, что, например, позволяет значительно легче достигать термодинамической устойчивости по отношению к седиментации (седиментацион-по-диффузионное равновесие). Для дисперсных систем с л<идкой дисперсионной средой, безусловно, возможно регулирование и кинетических факторов устойчивости к коагуляции и седиментации (изменение вязкости среды). [c.342]

Важное значение имеет образование двойного электрического слоя на границе раздела фаз в гетерогенных дисперсных системах. Возникновение двойного электрического слоя возможно двумя путями. Первый путь связан с адсорбцией на поверхности частиц твердой фазы ионов из раствора. При этом на поверхности твердой фазы адсорбируются те ионы, которые могут образовать с ионами противоположного знака (входящими в ее состав) трудно растворимые соединения либо такие ионы, которые входят в решетку, могут замещать в кристалле соответствующий ион, давая изоморфное с кристаллом соединение. Рассмотрим два примера. Гидрозоль иодистого серебра получают по реакции между AgNOs и KI. Если взять избыток AgNOs, на поверхности коллоидных частиц Agi адсорбируются ионы Ag+ и частица становится заряженной положительно. При наличии в растворе избытка KI коллоидная частица Agi приобретает отрицательный заряд вследствие адсорбции ионов I-. Таким образом, создается внутренняя обкладка двойного электрического слоя, определяющая знак заряда коллоидной частицы. Ионы К+ остаются в растворе и образуют наружную обкладку двойного слоя. [c.322]

Выше (см. гл. XVIII, 8) рассматривалось явление ползучести. Мероприятия по устранению этого явления, как и других, требующих увеличения площадей под отвалы добычи и переработки ископаемого сырья, могут быть основаны и на физико-химических методах. Одним из путей повышения устойчивости отвалов является адгезионное воздействие на горный массив при введении химических реагентов или создание адгезионного взаимодействия между породами. Целесообразность применения того или иного способа упрочнения горных пород определяется петрографичеоким типом пород. Практически воздействия, упрочняющие гориые породы, могут быть осуществлены путем введения в предварительно пробуренные скважины по периметру отвала горных выработок материала с высокой химической активностью, создающего в породах зоны повышенной прочности. Фазовые превращения, определяющие необратимые прочностные свойства гетерогенной дисперсной системы, состоящей из породы (например, глинистой), добавки (например, цемента, извести) и воды, связаны с образованием малорастворимых соединений на границе раздела фаз. [c.291]

Молекулярная теория возникла почти одновременно с мнцел- лярной. Ее сторонниками, в частности Штаудинтером, было показано, что растворение полимеров, как и низкомолекулярных веществ,. идет с уменьшением свободной энергии, т. е. самопроизвольно, тогда как при образовании гетерогенной коллоидной системы свободная энергия возрастает в результате увеличения поверхности дисперсной фазы. Одним из доказательств того, что растворы полимеров термодинамически устойчивы и обратимы, является применение к ним правила фаз Гиббса. Наиболее важной в этой области является работа В. А. Каргина, С. П. Папкова и 3. А. Роговина но исследованию растворов ацетата целлюлозы в различных растворителях. Авторы показали, что в случае ограниченной растворимости ацетата целлюлозы в выбранном растворителе после расслаивания системы на две фазы каждой температуре отвечает определенная концентрация ацетата целлюлозы как в нижнем, так и в верхнем слое. Процесс оказался строго обратимым и термодинамически равновесным, т. е. концентрации слоев были неиз менны при данной температуре, как бы к этой температуре ни подходили— путем нагревания смеси или ее охлаждения. Кроме того, вид диаграммы для этой и других изучаемых авторами систем ацетат-целлюлоза— растворитель был аналогичен диаграммам состоя.ння низкомолекулярных ограниченно смешивающихся жидкостей. [c.150]

В отличие от истинных растворов коллоиды являются гетерогенными дисперсными системами . Гетерогенными называются системы, построенные из гомогенных частей (фаз), находящихся между собой в равноб10оии. Понятие о фазе ввел в физическую химию американский ученый В. Гиббс. Фаза — это понятие не химическое, а физическое. Вот почему говорят о твердой, жидкой или газообразной фазе. Обязательным признаком фазы является наличие резкой физической поверхности, образованной из множества молекул. В зависимости от числа фаз говорят о двух-, трех- и многофазной системе. [c.231]

Из природных дисперсных материалов торф относится к наиболее гидрофильным, что, в общем, закономерно, поскольку его образование происходит вследствие биохимического и химического превращений отмирающей растительности в условиях избыточного увлажнения и ограниченного доступа воздуха. Гидрогеологические, климатические и геоморфологические условия формирования торфяных месторождений, многообразие расте-ний-торфообразователей предопределяют сложность химического состава и структуры надмолекулярных образований торфа. Торфяные системы в общем случае представляют собой дисперсный капиллярно-пористый материал, в котором на долю твердой фазы приходится примерно 15—40% объема, занимаемого материалом. Твердая фаза торфа, в свою очередь, является полидисперсной системой с развитой поверхностью раздела фаз (50—400 м2/г) и по своей природе относится к многокомпонентным полуколлоидно-высокомолекулярным соединениям с признаками полиэлектролитов и микромозаичной гетерогенности. [c.63]

В отличие от истиных растворов, являющихся гомогенными, то есть не имеющими поверхности раздела фаз между составляющими их компонентами, дисперсные системы гетерогенны, многофазны, в простейшем случае двухфазны. Фазой в этом случае называется совокупность однородных элементов системы, одинаковых по составу и свойствам и ограниченных от других элементов системы физическими поверхностями раздела. Необходимым условием для образования таких поверхностей и, следовательно, дисперсных систем, является нерастворимость или малая взаимора-створимость веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды. [c.14]

К системам типа т/т относятся многие горные породы как магматического (элементы магмы при ее застывании выделяются в виде кристаллов), так и осадочного происхождения (в континентальных и морских водах оседают мельчайшие частицы кремнезема, глин, гидро-оксвдов железа, диатомитовых водорослей, гумусов и других веществ). Такая порода как голубая каменная соль — тоже дисперсная система т/т (в хлориде натрия диспергировано около 0,0001% металлического натрия). К этим же системам относятся гетерогенные сплавы, ибо образование подобных систем, как правило, происходит через расплав. Из расплава при охлаждении выделяется дисперсная фаза, остающаяся в виде диспергированных частиц в затвердевшей системе. Цветные стекла также представляют собой дисперсные системы т/т. Если, например, в обычной стеклянной массе диспергировано золото, то получается рубиновое стекло. [c.261]

Как видно из определения, к коллоидным системам относятся два основных типа систем. Первому типу — гетерогенным высокодисперсным системам — соответствует первый указанный ранее тип укрупнения частиц путем образования трехмерных и двухмерных структур в инертной среде он характеризуется наличием развитой поверхности раздела. Условие высокодисперсности отделяет коллоидные системы от грубых, быстро оседаюпщх суспензий и порошков с низкой кинетической устойчивостью. Ввиду наличия частиц со свободной поверхностной энергией, коллоидные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми, потому что стремление этой энергии к уменьшению приводит к агрегации частиц (см. четвертую главу). Частицы не слипаются, т. е. оказываются агрега-тивно устойчивыми лишь при условии, что на их поверхности за счет свободной поверхностной энергии адсорбируются молекулы или ионы третьего компонента системы или стабилизатора. Однако агрегативная устойчивость этих частиц имеет индуцированный характер, и по истечении достаточного промежутка времени (путем рекристаллизации и др.) процесс слипания неизбежно наступает. В этом смысле коллоидные дисперсные системы являются необратимыми системами. Таковы основные черты первого типа коллоидных систем, которые характеризуются, по Пескову, как гетерогенные высокодисперсные системы, обладающие агрегативной устойчивостью только в присутствии стабилизатора. [c.15]

Проблема лиофильности дисперсных систем, т. е. родственности дисперсной фазы и дисперсионной среды (при сохранении границ их раздела, т. е. гетерогенности системы) представляет собой весьма широкую, многоплановую проблему коллоидной химии и распространяется на самые разнообразные объекты от дисперсий высокомолекулярных соединений и мицеллообразующих поверхностно-активных веществ до дисперсий глинистых минералов и коллоидных растворов графита в чугуне. Эта проблема включает, в частности, связь лиофильности и величины удельной поверхностной энергии а на границе раздела фаз, совокупность вопросов о процессах самопроизвольного диспергирования с образованием коллоидно-дисперсных систем, связь лиофильности и агрегативной устойчивости в относительно мало концентрированных системах, тогда как в концентрированных системах речь идет о соотношении лиофильности и облегчения вязко-пластического течения сюда примыкают и такие явления, как невытес-няемость смазки в узлах трения, распространение жидкой фазы по границам зерен в геологических процессах и т. д. [c.35]

Как видно из определения, к коллоидным системам относятся два основных типа систем. Первому типу — гетерогенным высокодисперсным системам — соответствует первый указанный ранее тип укрупнения частиц путем образования трехмерных и двухмерных структур в инертной среде он характеризуется наличием развитой поверхности раздела. Условие высокодисперсности отделяет коллоидные системы от грубых, быстро оседающих суспензий и порошков с низкой кинетической устойчивостью. Ввиду наличия частиц со свободной поверхностной энергией, коллоидные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми, потому что стремление этой энергии к уменьшению приводит к агрегации частиц (см. четвертую главу). Частицы не слипаются, т. е. оказываются агрегативно устойчивыми лишь при условии, что на их поверхности за счет свободной поверхностной энергии адсорбируются молекулы или ионы третьего компонента системы или стабилизатора. Однако агрегативная устойчивость этих частиц имеет индуцированный характер, и по истечении достаточного промежутка времени (путем рекристаллизации и др.) процесс слипания неизбежно наступает. [c.15]

Различают растворы истинные и коллоидные (точнее коллоиднь1е системы). При образовании истинных растворов соединения распадаются на частицы размером 10 -10 см, т. е. растворенное вещество находится в растворителе в виде атомов, молекул или ионов. Коллоидные растворы относятся к дисперсным системам - гетерогенным системам, в которых частицы одного вещества (дисперсная фаза) равномерно распределены в другом Дисперсионная среда). Размер частиц в дисперсных системах лежит в пределах от Ю см до Ю" см (и даже более). Коллоидные растворы-это высокодисперсные ультрамикрогетерогенные системы (радиус частиц 10 -10" см). Большое распространение в природе, технике и быту имеют микрогетерогенные системы (размер частиц 10 -10" см) и грубодисперсные системы (размер частиц более 10" см). В зависимости от афегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды эти системы существуют в виде суспензий (твердые частицы в жидкостях, например взвесь частиц глины в воде), эмульсий (в жидкости частицы другой нерастворимой жидкости, например молоко), аэрозолей (твердые или жидкие частицы в газе, например дым и туман). Дисперсные системы представляют собой о ьект изучения коллоидной химии. [c.246]

Процесс образования пен и, в частности, полимерных пен определяется возможностью протекания фазового перехода при превращении гомогенной или же квазигомогенной среды в двухфазную гетерогенную дисперсную систему газ—жидкость (раствор или расплав полимера) , т. е. термодинамическими и кинетическими закономерностями фазовых переходов в таких системах, закономерностями выделения, растворения и проникающей способности газа в лшдкой полимерной фазе. [c.20]

Коксохимическая технология представляет собой совокупность гетерогенных процессов. Как правило, гетерогенные процессы для увеличения их скорости проводят при максимальной поверхности контакта фаз, результатом чего является образование различных дисперсных гетерогенных систем. По сути, технологические и сточные воды коксохимического производства (конденсат ПГХ, газосбор-никовая вода, вода цикла КГХ) можно рассматривать как эмульсии, т. е. микроге-терогенные системы типа Ж/Ж. Дисперсионная среда в таких эмульсиях — вода, а дисперсная фаза — примеси диспергированных смол, масел, бензольных углеводородов и др. Водные эмульсии процесса пиролиза угля отличаются высокой дисперсностью и стабильностью. Это обусловлено наличием ароматических углеводородов, обладающих "скрытой полярностью . В связи с этим тщательная очистка вод процесса высокотемпературного коксования от смол и масел, зависящая от степени разрушения эмульсий, сопряжена с серьезными трудностями. [c.119]

В некоторых системах полимер — вода существование кластеров было подтверждено прямыми методами — светорассеяния [338], ЯМР [319, 368]. В области высокой активности пара в ряде работ для систем пластифицированный хлоркаучук— вода [337], полистирол — вода [319], пластифицированный поливинилхлорид [368] описан переход от прозрачных, слабо опалес-цирующих образцов, к образованию гетерогенной системы, интенсивно рассеивающей проходящий свет и поглощающей значительное количество воды. В работе [344, 362] отмечалось, что при высоких концентрациях сорбата — воды вполне допустимы высокая концентрация и размеры кластеров, что может приводить к образованию частиц дисперсной фазы. Детально этот вопрос рассмотрен в разделе 6.3. [c.230]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология