По характеру взаимодействия между дисперсной средой и дисперсной фазой

Коллоидные системы

План.

1. Понятие о коллоидных системах и их классификация.

2. Получение коллоидных систем.

3. Методы очистки коллоидных систем.

4. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Особые свойства коллоидных систем.

5. Устойчивость и коагуляция коллоидных систем.

6. Виды коллоидных систем, наиболее часто используемые человеком.

7. Растворы ВМС как коллоидные системы. Гели.

 

1. К коллоидным системам относятся гетерогенные дисперсные системы. Такие системы имеют большой поверхностью раздела фаз (плёнки, капилляры, коллоидные растворы). Дисперсность определяется как величина обратная размеру дисперсной частицы. В истинных растворах (их обычно называют просто «растворы») рамеры частиц 10^-9-10^-10 м . В коллоидных системах размеры частиц сравнимы с длиной световой волны (λ= 10^-7м), т.е. примерно 10^-5 – 10^-9 м. В таких система структурной единицей является не ион или молекула, а более высокоорганизованная коллоидная частица, состоящая из сотен тысяч молекул и ионов. С увеличением размеров частицы приобретают новые качества. Коллоидно-дисперсные системы являются гетерогенными, появляется граница раздела между фазами. Такие системы термодинамически не устойчивыми, поскольку между частицами и средой существует очень большая по площади поверхность раздела, обладающая избытком поверхностной энергией. Для этих систем характеры самопроизвольные процессы, понижающие избыток энергии путём уменьшения степени дисперсности (объединения частиц). Реальный окружающий нас мир – растения и животные, объекты не живой природы, продукты питания, строительные материалы – всё это дисперсные системы разной степени организации. Коллоидный, надмолекулярный и высокомолекулярный уровни материи являются необходимыми звеньями в процессе эволюции. Мышечные и нервные клетки, волокна, гены, вирусы – всё это коллоидные образования.

 

Коллоидные системы делят по разным признакам.

1) -по агрегатному состоянию фаз - Можно выделить 8 типов коллоидных систем (Оствальд)

тв/тв – минералы, сплавы, ситаллы, композиты

ж/тв – капиллярные системы, жидкость в пористых телах, почва

г/тв – адсорбенты и катализаторы в газах

Тв/ж – суспензии, золи, пасты

ж/ж – эмульсии (молоко, крем)

г/ж – пены (мыльные и флотационные)

тв/г – аэрозоли (пыль, дым, порошок)

ж/г – аэрозоли(туманы)

2) - по подвижности дисперсной фазы (свободнодисперсная (эмульсия) и связнодисперсная (пена))

3) - по размерам частиц ( именно размеры частицы определяют интенсивность броуновского движения, способность частиц оседать под действием силы тяжести, оптические свойства растворов)

- ультрамикрогетерогенные (размеры частиц 10^-9-10^-7м) – золи (аэрозоли, гидрозоли, органозоли, алкозоли и т.д.)

- микрогетерогенные(10^-7-10^-5м) – обычные суспензии, эмульсии, порошки, пены.

- грубодисперсные (> 10^-5м)

по характеру взаимодействия между дисперсной средой и дисперсной фазой

- лиофильные - образуются самопроизвольно, устойчивы;

- лиофобные - неустойчивы, самопроизвольно не образуются

- по форме коллоидных частиц: волокнистые (фибрильные), ламинарные (пленочные), корпускулярные (частички). В этих системах размеры частиц в разных направлениях отличаются на несколько порядков (кишечная палочка, вирус ящера, эритроциты крови человека).

 

Коллоидные системы получают:

- методами измельчения крупных частиц (дисперсионные методы)

- методами объединения мелких частиц (конденсационные)

Дисперсионные методы включают механические способы, в которых увеличение свободной поверхностной энергии в процессе измельчения одной из фаз, происходит при совершении внешней механической работы над системой. Они основаны на дроблении, раздавливании, истирании крупных частиц в дробилках, мельницах различных конструкций.

Конденсационные методы - это физические методы, основанные на появлении новой фазы в дисперсном состоянии в результате физических или химических процессов в гомогенной системе. Например, конденсация газа при понижении температуры, изменении растворимости при замене растворителя или с понижением температуры. Химическая конденсация наблюдается, если новая дисперсная фаза возникает в процессе химической реакции. В этом случае для получения золя необходимо, чтобы одновременно возникло множество центров конденсации. При этом скорость образования зародышей должна намного превосходить скорость кристаллов. (Чтоб скорость образование зародышей кристалла была больше, чем скорость их роста, концентрированный раствор одного вещества надо добавить в разбавленный раствор другого при сильном перемешивании. В этом случае в растворе наблюдается избыток одного из ионов электролита, образующего новую фазу. Кристалл не растет потому, что для этого нужны и катионы, и анионы. Кристаллы не слипаются, потому что происходит избирательная адсорбция иона, который находится в избытке. Он обеспечивает всем маленьким кристаллам одноименный заряд. Одноименно заряженные частицы не соединяются вместе, а значит и не выпадают в осадок.