Понятие о дисперсных системах. Коллоидные растворы

Та или иная дисперсная система предназначена для выполнения определенных функций служить исходным материалом для формования строительной конструкции, если это цементная смесь исполнить роль защитной или декоративной краски, если это суспензия пигмента подчинить движение жидкости воздействиям магнитного поля, если это коллоидный раствор ферромагнетика, и т. д. Возможность дисперсной системы выполнить предназначенную ей функцию зависит от ее рецептуры — наличия в составе системы частиц вяжущих, окрашенных или магнитных материалов. Однако качество продукта и технологичность его применения и получения определяются общим свойством любых дисперсных систем вне зависимости от их рецептуры — их устойчивостью. Устойчивость — это способность системы сохранять постоянство своих свойств во времени или при достаточно сильном изменении условий. Среди разнообразных свойств всеобъемлющим является равномерность распределения дисперсного материала по всему объему системы. Она определяется многими факторами, к числу которых относится устойчивость к некоторым частным конкретным изменениям состояния системы, среди которых наиболее важна устойчивость против коагуляции и оседания частиц. Терминология, касающаяся устойчивости, сложилась до того, как были выявлены многие детали и варианты изменения состояния взвесей. По этой причине толкование ряда понятий приобрело неоднозначность. Так, коагуляция — это слипание частиц и, кроме того, разрушение дисперсной системы, при которой происходит ее разделение на фазы осадок, дисперсионную среду. Слипание частиц, сопровождающееся не разрушением, а лишь изменением состояния системы, иногда желательным и полезным. Агрегативная устойчивость — способность дисперсной системы противостоять слипанию частиц в том или ином понимании сути этого явления. Слипание может быть разным как по характеру, так и по силе сцепления частиц. Понятие кинетической устойчивости обычно характеризует способность взвеси противостоять расслаиванию (оседанию частиц) за некоторый конечный интервал времени. Термодинамическая устойчи- [c.624]

Применимо ли это уравнение к коллоидным растворам Для ответа на этот вопрос необходимо прежде всего определить понятие концентрации дисперсной системы. Поскольку речь идет о кинетических явлениях, концентрацией следует считать число кинетических единиц — коллоидных частиц — в единице объема системы, т. е. ввести понятие частичной (счетной) концентрации дисперсной фазы V, а также грамм-частичной концентрации си = /М. [c.31]

Дисперсность — важнейший признак объектов коллоидной химии. Она придает новые свойства не только отдельным элементам дисперсной системы, но п всей дисперсной системе. С ростом дисперсности увеличивается роль поверхностных явлений в системе, т. е. более сильно проявляется специфика гетерогенных дисперсных (коллоидных) систем. Одиако ссли гетерогенность является универсальным признаком, так как любая многофазная система в принципе может быть объектом коллоидной хпмии (иаиример, ее межфазная поверхность), то одиа только дисперсность без гетерогенности не может определить принадлежность конкретного объекта к коллоидной химии. Например, истинные растворы представляют дисперсию растворенного вещества в растворителе, но коллоидной системой не являются. Н. П. Песков в том же учебнике пишет ...в понятии дисперсности не заключается ничего, что указывало бы на гомогенность или гетерогенность данной системы... и еще ...одна степень дисперсности не может считаться исчерпывающей характеристикой коллоидного состояния, одним из самых важных признаков коллоидности является многофазность системы, то есть существование в ней физических плоскостей раздела... . Эту плоскость раздела Н. П. Песков называл коллоидной поверхностью . [c.11]

Коллоидно-мицеллярные растворы типичных ПАВ следует рассматривать как термодинамически устойчивые лиофильные коллоидные системы с равновесным распределением частиц дисперсной фазы по размерам. К таким растворам для описания их возникновения и свойств применимы все основные понятия и представления термодинамики, что в принципе невозможно в отношении лиофобных коллоидов. В частности, в случае коллоидных ПАВ могут быть рассчитаны тепловой эффект и энтропия мицеллообразования. [c.142]

Для общего описания дисперсных систем обычно используют понятие дисперсность, характеризующее степень измельченности дисперсной фазы. Дисперсность выражается через средний диаметр частиц дисперсной фазы или удельную поверхность раздела фаз. По дисперсности системы подразделяются на грубодисперсные — со средним диаметром частиц от 100 до 10 ООО нм, и коллоидно-дисперсные — со средним диаметром частиц от 1 до 100 нм коллоидно-дисперсные системы часто называют коллоидными растворами. [c.269]

Четкую границу между лиофильностью или лиофобностью коллоидных систем не всегда можно установить. Так, золь кремниевой кислоты устойчив в изоэлектрическом состоянии. Гидрозоли кремниевых кислот, гидроксидов железа или алюминия при коагуляции удерживают большое количество воды и образуют студнеобразные системы. В то же время студнеобразный крахмал в водной среде при нагревании переходит в золь, обладающий многими свойствами гидрофобных систем. В подобных случаях часто невозможно провести границу между гетерогенной и гомогенной системами, и правило фаз Гиббса оказывается неприменимым. Поэтому для лиофильных коллоидных систем понятия дисперсной фазы>, дисперсионной среды>, золя и других условны, в той же мере, как понятие раствор для лиофобных систем. [c.157]

Таким образом, дисперсные системы могут быть разделены на два основных класса суспензоиды — высокодисперсные гетерогенные системы (лиофильные или лиофобные), частицы которых представляют собой агрегаты атомов или молекул, отделенные четко различимой физической границей раздела фаз от окружающей среды молекулярные коллоиды — гомогенные однофазные системы, устойчивые и обратимые, образующиеся самопроизвольно, с отдельными сольватированными макромолекулами в качестве кинетических единиц. Размеры макромолекул (хотя бы в одном измерении) относятся к коллоидной области дисперсности. По этой причине мы считаем целесообразным в нащей классификации отнести растворы ВМС к дисперсным системам, в частности к коллоидным (молекулярные коллоиды), несмотря на то, что гомогенность этих систем как будто не позволяет говорить ни о границе раздела фаз, ни о свободной поверхностной энергии в растворах ВМС. Как мы увидим далее (см. раздел V. 8), понятия гетерогенности и гомогенности относительны. [c.16]

Свойства любой такой системы существенно зависят от размера частиц дисперсной фазы. Для количественной оценки дисперсности введено понятие степень дисперсности Д — величина, обратная поперечному размеру частицы. Гетерогенные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость, по степени дисперсности частиц подразделяются на взвеси (суспензии и эмульсии) с О < 10 см" и коллоидные растворы (10 >0>10 см" ). [c.19]

Понятие фазы применимо только к макроскопическим объектам, для которых свойства вещества в его объеме являются определяющим по сравнению с поверхностными свойствами. Если часть системы находится в настолько высокой степени дисперсности, что поверхностными свойствами нельзя пренебречь, то классическое понятие фазы становится к такой части системы неприменимым. При наличии сильно развитой поверхности, как правило, имеют место физическое (адсорбция) и химическое (хемосорбция) взаимодействия различных частей системы по поверхности. Они приводят к образованию между ними промежуточных слоев, и в этом случае переход от одной части системы к другой не будет сопровождаться резким изменением свойств, т. е. между этими частями нельзя провести достаточно резкую границу. В связи с этим, например, в коллоидных растворах с очень высокой степенью дисперсности твердого вещества последнее не может выступать в качестве самостоятельной фазы. [c.192]

Согласно определению понятие раствора охватывает любые агрегатные состояния системы —жидкие,—газообразные и твер-дые. Примерами растворов являются нефть и нефтепродукты, естественный нефтяной газ и воздух, жидкие и твердые сплавы металлов и расплавленные смеси силикатов. Основной характеристикой раствора является совершенно равномерное распределение составляющих его вешеств друг в друге. В этом смысле необходимо отличать растворы от химических соединений и простых смесей. Химические соединения состоят из молекул одного лишь вида и с точки зрения правила фаз являются однокомпонентными системами, не подходящими под определение понятия раствора. В растворе же число составляющих веществ может быть любым, ибо молекулы их в растворе сохраняются химически неизменными. От простых смесей растворы отличаются совершенно равномерным распределением молекул компонентов по всему объему фазы, тогда как жидкие смеси, называемые суспензиями, эмульсиями или коллоидными растворами, являются системами из двух или большего числа фаз, перемешанных с различной степенью дисперсности. [c.67]

В течение длительного времени считалось общепринятым, что все коллоидные системы, в отличие от истинных растворов, термодинамически неустойчивы, однако в последнее время [179] были развиты представления о том, что в определенных условиях и дисперсные (микрогетерогенные) системы термодинамически устойчивы, т. е. могут существовать без специальных стабилизирующих факторов. В отличие от таких лиофильных дисперсных систем лиофобные дисперсные системы принципиально термодинамически неустойчивы, понятие об их устойчивости носит кинетический характер для повышения их устойчивости необходимо введение стабилизаторов. [c.244]

Вряд ли целесообразно, однако, применять понятие коллоидный электролит (так же, как дисперсность в разделе I.1) слишком широко, ибо при этом теряется конкретность его содержания. Поэтому следует исключить из этого понятия все системы частиц, пористые тела и др., зерна которых содержат внутри неизменную объемную фазу, а поверхность отделена от окружающей среды четкой фазовой границей. Коллоидными электролитами следует называть полиэлектролиты, образующиеся в результате электролитической диссоциации ВМС, а также близкие к ним по многим свойствам мицеллы, или ассоциаты, возникающие в растворах ПАВ. Они также могут нести электрический заряд. Эти системы будут рассмотрены (см. далее гл. ХУП). [c.307]

Применительно к нефтяным дисперсным системам, являющимся типичными лиофильными коллоидами, традиционно используют прикладное понятие - коллоидную стабильность, включающее по существу, оба вида устойчивости. Понятие это впервые было введено в 30-х годах для оценки способности пластичных смазок удерживать (или в минимальной степени выделять) дисперсионную среду. Значительно позже стали определять и изучать коллоидную стабильность масел. Такая необходимость появилась прежде всего в связи с постоянным увеличением в товарных маслах количества присадок и с ужесточением температурных условий применения масел. В общем случае коллоидная стабильность в специальной литературе рассматривается в основном как. способность присадки или присадок не вьшадать из масляных растворов в осадок в условиях применения или при длительном хранении масла, т.е. их способность сохранять свою однородность. В настоящее время коллоидная стабильность масел в значительной степени определяет уровень качества многих товарных масел, хотя до сих пор практически не учитьшается при выборе оптимальных режимов их производства. [c.22]

В научно-технической литературе существует несколько определений понятия эмульсии но наиболее общим является следующее [12-16] эмульсия - это гетерогенная система, состоящая из двух несмеши-вающихся или мало смешивающихся жидкостей, одна из которых диспергирована в другой в виде мелких капелек (глобул) диаметром, превышающим 0,1 мкм. Дисперсная система с более мелкими частицами (менее 0,1 мкм) принадлежит уже к коллоидному раствору. Обычно в устойчивой эмульсии присутствует стабилизатор, который называют эмульгатором. [c.14]

Понятие дисперсность неделесообразно распространять на гомогенные (молекулярные) растворы, на отдельные атомы, электроны, ядра и многие другие объекты, ибо это привело бы к потере специфических особенностей содержания, сохраняя лишь идею дискретности (зернистости) материи. Конечно, такое ограничение условно, и наиболее общие закономерности, связывающие воедино коллоидные системы с молекулярными, атомными, ядерными (например, гипотеза капельно-жидкого состояния ядра атома) и другими, могут быть установлены лишь на основе универсальности понятия дисперсности. Однако в начале изучения коллоидной химии целесообразно прежде всего уяснить специфику ее объектов. Таким образом, понятие дисперсности мы будем применять лишь к крупным (относительно обычных молекул) частицам и макромолекулам. В соответствии с этим все дисперсные системы можно классифицировать следующим образом [c.6]

В это же время М. Фарадей разработал методы получения золей металлов (например, Аи, Ag) и показал, что коллоидные частицы в них состоят из чистых металлов. Таким образом, ко второй половине XIX в. сложился ряд представлений о жидких коллоидных растворах и других дисперсных системах. Обобщение в 60-х годах XIX в. этих взглядов, формулировка основных коллоидно-химических идей и введение термина и понятия коллоиды принадлежат Грэму. Изучая физико-химические свойства растворов, в частности диффузию, он обнаружил, что вещества, не кристаллизующиеся из раствора, а образующие студневидные аморфные осадки (АЬОз, белки, гуммиарабик, клей) обладают весьма малой скоростью диффузии, по сравнению с кристаллизующимися веществами (Na I, сахароза и др.), и не проходят через тонкие поры, например пергаментные мембраны, т. е. не диализируют, по терминологии Грэма. Основываясь на этом свойстве, Грэм разработал метод очистки коллоидов от растворенных молекулярных веществ, названный им диализом (см. главу II). После того, как был найден способ получения чистых объектов исследования, началось бурное развитие коллоидной химии. [c.18]

Такое совмещение в дисперсных системах черт, присущих двухфазным и однофазным системам, позволяет рассматривать дисперсные системы с разных точек зрения. Дисперсии можно считать двухфазными системами с некоторыми особыми свойствами, учитывая при этом зависимость химического потенциала вещества дисперсной фазы от дисперсности и энтропию смешения частиц с молекулами диспер-лионной среды. С другой стороны, высокодисперсную (несвязную ) систему можно условно трактовать и как однофазный коллоидный раствор с крупными молекулами-частицами в этом случае поверхностная энергия моля частиц (6-10 частиц) может рассматриваться как свободная энергия их растворения . Такое смыкание понятий (пов врхностиая энергая — теплота растворения дисперсная система — раствор и др.) пр И переходе от макрофаз к дисперсным и коллоидно-дисперсным системам, а затем к истинным растворам служит яркой иллюстрацией того, как иа-коплеиие количественных 1и з м е н е и и й системы диалектически приводит к возникновению качественно новых ее состояний и описывающих эти состояния понятий. [c.117]

Различают два основных класса дисперсных систем лиофильные и лиофобные. Лиофильные отличаются интенсивным взаимодействием частиц со средой, самопроизвольным диспергированием и термодинамической устойчивостью системы. Примерами лиофильных коллоидов могут служить глины, мыла, агрегаты высокомолекулярных соединений и т. п., образующие в водной или полярной среде ц граниченно устойчивые дисперсные системы. Лиофобные коллоиды, наоборот, характеризуются значительной энергией связи внутри дисперсной фазы, превышающей энергию взаимодействия последней со средой. В этом случае диспергирование осуществляется за счет затраты внешних сил — химических или механических. При этом образуются термодинамически неустойчивые коллоидные растворы, для которых понятие стабильности имеет лишь кинетический смысл. Некоторые лиофобные системы (например, красный золь золота) могут сохранять свою устойчивость сколько угодно долго, другие, наоборот, после образования быстро ее теряют (суспензии грубодисперсных частиц, концентрированные золи сульфидов металлов и т. д.). [c.7]

ЛИОФПЛЬНОСТЬ (от греч. кба -растворяю и фЛесо — люблю) — интенсивное взаимодействие веществ или образуемых ими тел с жидкостями свойство, противоположное лиофобности. Проявляется оно в смачивании и сольватации (образовании слоя ориентированных молекул растворителя вокруг ионов, молекул, коллоидных частиц в растворах и коллоидных системах). Определяется молекулярной природой твердых тел. Частные случаи Л. гидрофильность — интенсивное взаимодействие веществ (тел) с водой и олеофильность (линофиль-ность) — взаимодействие веществ с маслами. Понятие Л. первоначально применялось к дисперсным системам (коллоидам), в к-рых нод лио-фильным веществом подразумевалась дисперсная фаза в жидкости (дисперсионной среде). В коллоидных си- [c.702]

Впоследствии, как мы увидим далее, были найдены системы, которые следовало бы отнести к аномальным смешанным кристаллам, но в них не было нижней границы смешиваемости. Здесь следует отметить, что понятие нижней границы смешиваемости количественно не определено. Возможно, иногда утверждение об отсутствии нижней границы смешиваемости связано с тем, что концентрации микрокомионента были взяты недостаточно малые. Когда концентрация одного из компонентов становится очень мала, аномальные смешанные кристаллы не образуются. Концентрация микрокомпонента, нри которой он перестает захватываться выпадаюш,им осадком, различна для различных солей и колеблется в широких пределах — от 10 до 10 м. Это явление можно объяснить только тем, что образование такого рода смешанных кристаллов происходит путем изоморфного замеш епия отдельными участками готовой кристаллической решетки каждого из компонентов, которое Никитин наглядно сравнил с образованием коллоидных растворов различной дисперсности истинные же смешанные кристаллы аналогичны молекулярным растворам. [c.245]

Внутреннее трение. Оно обусловлено обменом количества движения между мельчайшими неделимыми частицами тел. В нормальных жидкостях, предста1вляющих собой индивидуальные химические соединения или смеси полностью взаимно растворяющихся индивидуальных химических соединений, а также в истинных (молекулярных) растворах твердых тел в нормальных жидкостях такими мельчайшими неделимыми частицами являются отдельные молекулы или их ассоциированные соединения. Внутреннее трение нормальных жидкостей представляет собой физическую константу, которую называют вязкостью. Внутренним трением обладают также дисперсии, которые не относятся к гомогенным однофазным системам. Внутреннее трение дисперсий, к которым принадлежат коллоидные растворы, эмульсии и суспензии, складывается из внутреннего трения дисперсионной среды и дополнительных сопротивлений, создаваемых элементами дисперсной фазы. Однако для такого рода систем внутреннее трение не является физической константой это суммарное проявление элементарных свойств, присущих каждой фазе в отдельности, и их взаимного влияния, чрезвычайно сильно зависящих от условий течения. По аналогии с вязкостью нормальных жидкостей внутреннее трение дисперсных систем также называют вязкостью, добавляя к нему определение аномальная , структурная , эффективная и т. д. Правильнее было бы сохранить название вязкость только для внутреннего трения тех тел, для которых оно является физической константой. Для тех тел, для которых внутреннее трение представляет собой переменную величину, изменяющуюся в различных условиях течения, предпочтительно говорить о внутреннем трении, как об общем понятии, определяющем суммарное со- [c.9]

Под структурой тел обычно поннмают пространственное взаимное расположение составных частей тела атомов, молекул, мелких частиц. Структу )а разбавленных агрегативно устойчивых дисперсных систем по ряду свойств очень похожа на структуру истинных растворов. Основное отличие состоит в том, что в дисперсных (гетерогенных) системах частицы дисперсной фазы и молекулы дисперсионной среды сильно различаются по размерам. Увеличение концеитрацин дисперсной фазы приводит к взаимодействию ее частиц подобному ассоциации молекул и ионов в истинных растворах. Изменение свойств дисперсных систем с ростом концентрации происходит постепенно до тех пор, пока не наступит коагуляция частиц. В коллоидной химии понятия структуры и етруктурообразования принято связывать именно с коагу-ля[и1ей, в процессе которой происходит образование пространственной сетки из частиц дпсперсной фазы с резким увеличением прочности системы [c.355]

Возможен и другой механизм образования нерастворимого каучука. Он, повидимому, и имеет место при переходе растворимой золь-фракции в нерастворимый продукт под действием света. Волны определенной длиньг вызывают сначала процесс фотохимической диссоциации линейных молекул обрывки их, обладающие на концах овободньг.ми валентностями (свободные радикалы), присоединяются по месту двойных связей других люлекул. Поскольку соединение может происходить bi различных точках молекулярных цепочек, в конце концов образуется единая сетчатая структура — гель, заполняющий все пространство, доступное для данного процесса. Для такой системы са.мое понятие молекулы, как понятие, определяющее кинетическую отдельность, становится неприложимым. Такая структура исключает самопроизвольный переход возникшего гель-каучука в раствор, обусловливая лишь его ограниченное набухание. Растворение гель-каучука может быть только вынужденным процессом. Оно происходит либо благодаря процессу окислительной деструкции, когда отщепляются отдельные линейные или незначительно разветвленные участки геля, либо вследствие энергичного теплового или. механического воздействия, когда отщепляются массивные частички коллоидного размера. В последнем случае будет наблюдаться новый тип дисперсных систем поскольку отдельные частицы не являются молекулами в обычном понимании этого слова и в то же время не являются агре-гата.ми этих. молекул, связанными сила.ми ван-дер-ваальсовского притяжения 1. [c.275]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология