Різні системи та їх класифікація

Дисперсною називається гетерогенна система, в якій одна фаза, роздроблена до дрібних частинок, розподілена в газі, рідині чи твердому тілі. У таких системах роздроблену речовину прийнято називатидисперсною фазою, а середовище, в якій вона розподілена, -дисперсійним середовищем. Дисперсні системи, на відміну від гетерогенних з відносно великими, суцільними фазами, називаютьмікрогетерогенними, а колоїднодисперсні системи називаютьультрамікрогетерогенніми.

Число атомів в одній частинці

Молекулярні та іонні

Молекулярна та іонна

Золі, суспензії, гелі, пасти

Газові емульсії, піни

Тверді золі, сплави

Грубодисперсні системи.

Ці системи містять як дисперсну фазу найбільші частинки діаметром від0,1 мк і вище. До цих систем належатьсуспензії таемульсії.

Суспензіями називають системи, в яких тверда речовина знаходиться в рідкому дисперсійному середовищі, наприклад, завись крохмалю, глини та ін у воді.Емульсіями називають дисперсійні системи двох рідин, що не змішуються, де крапельки однієї рідини у зваженому стані розподілені в обсязі іншої рідини. Наприклад, масло, бензол, толуол у воді або крапельки жиру (діаметром від 0,1 до 22 мк) у молоці та ін.

Колоїдні системи. Вони мають розміри частинок дисперсної фазивід 0,1 мк до 1 ммк (або від 10-5 до 10-7 см). Такі частинки можуть проходити через пори фільтрувального паперу, але не проникають через пори тварин та рослинних мембран.

Колоїдні частинки за наявності у них електричного заряду та сольватно-іонних оболонок залишаються у зваженому станіі без зміни умов дуже довго можуть не випадати в осад.

Прикладами колоїдних систем можуть бути розчини альбуміну, желатину, гуміарабіку, колоїдні розчини золота, срібла, сірчистого миш'яку та ін.

Молекулярно-дисперсні системи. Такі системи мають розміри частинок, що не перевищують 1ммк. До молекулярно-дисперсних систем належать справжні розчини неелектролітів.

Іонно-дисперсні системи. -8див.

Високодисперсні системи називають колоїдними розчинами чи золями.

Золь - високодисперсна система з рідким, газоподібним або твердим дисперсійним середовищем і розміром частинок дисперсної фази 10-7 - 10-9 м, тобто. у 10 – 1000 разів більше, ніж розміри атомів, молекул чи іонів, якщо взяти до уваги розрахунок, наведений вище.

Якщо дисперсійним середовищем є газ, наприклад, повітря, дисперсна система називається аерозолем. У приміщенні завжди присутні мікрочастинки пилу (аерозоль).

До зол з твердим дисперсійним середовищем відносяться рубінові стекла. У рубіновому склі мікрочастинки золота у нікчемних кількостях (0.01 мас. %) розподілені по всьому об'єму попередньо розплавленого скла.

Системи середньої та грубої дисперсності відрізняються від високодисперсних систем більшими частинками дисперсної фази. (Г/Т).

Емульсії (Ж/Ж) – це грубодисперсні системи з рідкою дисперсною фазою та рідким дисперсійним середовищем. Найбільше практичне застосування мають системи, в яких однією з фаз євода (В), а інший - нерозчинна або погано розчинна у воді органічна рідина, яку умовно називають олією (М). Прямі емульсії – це краплі олії у воді (М/В), наприклад молоко, а зворотні емульсії – краплі води в олії (В/М), наприклад вершкове масло. Серед штучних емульсій назвемо маргарин, лікарські та косметичні мазі та креми.

Суспензії (Т/Ж) – грубодисперсні системи з твердою дисперсною фазою та рідким дисперсійним середовищем. До таких систем належать масляні фарби емалі, кольорові лаки. Зазвичай вони готуються на рослинних чи синтетичних оліях (дисперсійне середовище), дисперсною фазою є твердий барвник.

Пасти (Т/Ж) – концентровані суспензії, наприклад, зубна паста містить воду, тверді частинки крейди (СаСО3), та інші добавки, включаючи поверхнево-активні речовини (ПАР).

Піна – грубодисперсна система з газовою дисперсною фазою та рідкою (Г/Ж) або твердою (Г/Т) дисперсійною середовищем (рис. 14).

Мильна піна – це дисперсна система, де повітря є дисперсною фазою, а вода – дисперсійним середовищем. Піни з рідким дисперсійним середовищем, як правило, нестійкі, а з твердим дисперсійним середовищем можуть існувати тривалий час.

Роздробленість призводить до різкого збільшення поверхні розділу між дисперсною фазою та дисперсійним середовищем. Для оцінки міжфазового кордону використовують поняття питомої поверхні Sуд - поверхні розділу фаз S, віднесеної до одиниці маси дисперсної фази або її об'єму:

міцелла (англ. micelle) - окрема частка високодисперсної колоїдної системи з рідким дисперсійним середовищем, що складається з ядра та поверхневої стабілізуючої оболонки. Середній розмір міцел становить від 1 до 100 нм.

До міцелів відносять частинки в ліофільних колоїдах(Розчинах поверхнево-активних речовин). У ліофільних золях міцелла є асоціат молекул (агрегати, що складаються з десятка і сотень амфільних молекул). У кожній молекулі довгий гідрофобний радикал пов'язаний із полярною (гідрофільною) групою. При утворенні міцели кілька десятків або сотень молекул об'єднуються так, що гідрофобні радикали утворюють ядро (внутрішню область), а гідрофільні групи поверхневий шар міцели. Концентрацію поверхнево-активних речовин у розчині, при якій у системі утворюються стійкі міцели, що перебувають у рівновазі з неасоційованими молекулами поверхнево-активної речовини, називають критичною концентрацією міцелоутворення. Якщо дисперсійним середовищем є органічна рідина, орієнтація молекул в міцелі може бути зворотною: ядро містить полярні групи, а гідрофобні радикали звернені у зовнішню фазу (зворотна міцела). е. подвійним електричним шаром. Дифузний шар іонів перешкоджає зближенню та агрегуванню (зчепленню) частинок.