Занятие 10. Дисперсные системы. Коллоидные растворы

Дисперсными называют системы, в которых вещество находится в состоянии более или менее высокой раздробленности и равномерно распределено в дисперсионной среде.

Дисперсная система состоит из

· дисперсионной среды

· дисперсной фазы.

Классификаций дисперсных систем по агрегатному состоянию среды и фазы:

Дисперсионная Среда	Дисперсная Фаза	Название системы	Пример
Жидкая	Жидкая	Эмульсия	Молоко, майонез
Твердая	Суспензия, коллоидный раствор	Паста, кисель, студень, мармелад
Газ	Пена	Мыльная пена, пена газированной воды

 

Классификаций дисперсных систем по размеру частиц:

· Грубодисперсные системы с диаметром частиц ≥ 10^-7 (раствор мела в воде)

· Истинные растворы с диаметром частиц ≤ 10^-9 (растворы солей, кислот)

· Коллоидные растворы с диаметром частиц от 10^-7 до 10^-9

Золь – жидкий коллоидный раствор.

Гель – твердый коллоидный раствор.

Существуют коллоиды:

· Обратимые золь ↔ гель

· Необратимые золь → гель

Коллоидные растворы содержат частицы, имеющие сложное строение.

Мицеллой называется гетерогенная система, которая состоит из кристалла дисперсной фазы, окруженного ионами стабилизатора.

Потенциалопределяющими называются ионы, адсорбирующиеся на поверхности частички твердой фазы (агрегата) и придающие ей заряд. Агрегат вместе с потенциалопределяющими ионами составляет ядро мицеллы.

Противоионы – ионы, группирующиеся вблизи ядра мицеллы.

Расположение противоионов в дисперсионной среде определяется двумя противоположными факторами: тепловым движением (диффузией) и электростатическим притяжением.

Противоионы, входящие в состав плотного адсорбционного слоя, называются «связанными» и вместе с ядром составляют коллоидную частицу, или гранулу. Коллоидная частица (гранула) имеет заряд, знак которого обусловлен знаком заряда потенциалопределяющих ионов.

Противоионы, образущие диффузный слой, – «подвижные», или «свободные» ионы.

Коллоидная частица с окружающим ее диффузным слоем противоионов составляют мицеллу. В отличие от коллоидной частицы мицелла электронейтральна и не имеет строго определенных размеров.

Мицеллу изображают в виде коллоидно-химической формулы.

Пример 1. Рассмотрим строение мицеллы на примере образования коллоидного раствора сульфата бария при условии избытка BaCl₂

Труднорастворимый барий сульфат образует кристаллический агрегат, состоящий из m молекул BaSO₄. На поверхности агрегата адсорбируется n ионов Ва²⁺. С поверхностью ядра связано 2(n - x) хлорид ионов С1^-. Остальные противоионы (2x) располагаются в диффузном слое:

Строение мицеллы золя бария сульфата, полученного при избытке натрий сульфата, записывается в виде:

Пример 2. Образование мицеллы AgI в растворе AgNO₃

Устойчивость дисперсных систем характеризует способность дисперсной фазы сохранять состояние равномерного распределения частиц во всем объеме дисперсионной среды.

Существует два вида относительной устойчивости дисперсных систем: седиментационная и агрегативная.

Седиментационная устойчивость – способность системы противостоять действию силы тяжести. Седиментация – это оседание частиц в растворе под действием силы тяжести.

Агрегативная устойчивость характеризует способность частиц дисперсной фазы противодействовать их слипанию между собой и тем самым сохранять свои размеры.

При нарушении агрегативной устойчивости происходит коагуляция – процесс слипания частиц с образованием крупных агрегатов. В результате коагуляции система теряет свою седиментационную устойчивость, т. к. частицы становятся слишком крупными и не могут участвовать в броуновском движении.

Причины коагуляции:

Ø изменение температуры;

Ø действие электрического и электромагнитного полей;

Ø действие видимого света;

Ø облучение элементарными частицами;

Ø механическое воздействие;

Ø добавление электролита и др.