Системы, состоящие из вещества, раздробленного до частиц большей или меньшей величины и которое распределено в другом веществе, называются дисперсными.
Слово «диспергирование» означает раздробление, рассеивание. Часто дисперсные системы называют раздробленными. Измельченное вещество называют дисперснойфазой. Вещество (точнее среда), в которой распределена дисперсная фаза, называют дисперсионной средой.
Степень раздробленности вещества дисперсной фазы называют степенью дисперсности.
Дисперсные системы можно разделить на три группы: грубодисперсные, коллоиднодисперсные, молекулярио- и иоииодисперсные системы
Грубодисперсные системы. Размер частиц дисперсной фазы этих систем колеблется в пределах 10° - 10° см. К ним относят порошки, суспензии, эмульсии, пены. Характерным признаком всех грубодисперсных систем служит то, что частички дисперсной фазы в них видны в обычный микроскоп или даже невооруженным глазом. Они могут задерживаться бумажным фильтром. Из-за сравнительно больших размеров частиц эти системы неустойчивы и со временем дисперсная фаза отделяется от дисперсионной среды.
Коллоиднодисперсные системы. Размер частиц в этих системах составляет 10-5 – 10-7 см. Такие частицы не оседают под действием силы тяжести; проходят через бумажные фильтры, но задерживаются порами ультрафильтра; невидимы в обычный микроскоп, но наблюдаются в ультрамикроскопе и видимы в электронном микроскопе.
Молекулярно - и ионнодисперсные системы. В истинных растворах частицы достигают предела дисперсности и имеют размер порядка 10-8 см, т.е. равны размерам молекул и ионов. Сюда относятся истинные растворы низкомолекулярных неэлектролитов (например, водные растворы сахара, спирта и т.п. веществ), а также и дисперсные системы, в которых растворенное вещество находится в виде отдельных гидратированных ионов. Кроме классификации дисперсных систем по величине частиц дисперсной фазы, их классифицируют также по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.
5. 5. Коллоидные растворы.
Коллоидный раствор (золь) образован дисперсной фазой и дисперсионной средой. Дисперсную фазу представляют коллоидные частицы, называемые мицеллами. Частицы золей обладают одноименным (положительным или отрицательным) электрическим зарядом. Наличие одноименного заряда у всех частиц данного золя является важным фактором его устойчивости. Заряд препятствует слипанию, укрупнению и выпадению в осадок коллоидного вещества. Это свойство системы противодействовать укрупнению частиц называется агрегатной устойчивостью. Образующиеся молекулы нерастворимого вещества образуют ядро коллоидной частицы.
Ионы адсорбирующиеся на поверхности ядра, называются по тенциалопределяющими ионами.
Ядро с адсорбционным слоем ионов называется частицей или гранулой. Ядро с адсорбционным и диффузным слоем ионов - мицелла.
1. 6.Грубодисперсные системы. Эмульсии. Суспензии. Пены. Порошки. Аэрозоли.
Грубодисперсными называются системы, в которых частицы дисперсной фазы имеют размеры не менее 10 - 5 см. К ним относятся эмульсии, пены, суспензии, порошки.
Эмульсии – грубодисперсные системы из взаимнонерастворимых жидкостей. В таких системах одна из жидкостей (дисперсная фаза) взвешена в другой (дисперсионной среде) в виде капелек. Чаще всего эмульсии состоят из воды и второй жидкости, которую принято обозначать как «масло». Так к числу «масел» относят бензин, керосин, бензол, масла минеральные, животные, растительные и другие неполярные жидкости. Устойчивость эмульсий в случае чистых жидкостей (без стабилизаторов) невысока, легко происходит самопроизвольное слияние капелек дисперсной фазы с последующим расслоением жидкостей. Слияние капель эмульсии называют коалесценцией, она подобна коагуляции. Устойчивой эмульсия будет в том случае, если ввести в систему вещество, которое будет адсорбироваться на поверхности капелек эмульсии и препятствовать их слиянию. Подобные вещества, стабилизирующие эмульсию, называют стабилизаторами или эмульгаторами.
Пены – грубодисперсные, высококонцентрированные системы, в которых дисперсная фаза – газ, а дисперсионная среда – жидкость в виде тонких пленок. Пены можно получать, продувая газ через жидкость, длительным встряхиванием газа с жидкостью, при кипячении жидкостей (например, при кипячении молока) и другими способами. Устойчивость пен, устанавливаемая временем существования ее определенного объема, различна. Чистые жидкости, как правило, дают неустойчивые пены. Если, например, продувать воздух через чистую воду, то пена не образуется. Чтобы получить устойчивые пены, необходимы эффективные стабилизаторы – пенообразователи. Ими могут быть мыла, высокомолекулярные соединения (белки, желатин). Многие пены имеют большое значение для народного хозяйства, так как представляют собой строительный и изоляционный материал (твердые пены: пемза, туф, пенобетоны, пеностекло, пенопласты и т.п.).
Порошки - а порошках дисперсная фаза – твердое вещество, а дисперсионная среда – газ. Это чрезвычайно концентрированные системы.
Размер частиц различных порошков колеблется в широких пределах. Так, пшеничная мука одного и того же сорта может содержать частицы от 5 . 10-3 до 6, 10-2 см.
Порошки различных материалов широко применяют в порошковой металлургии для изготовления различных деталей. Их получают несколькими способами: восстановлением из оксидов при помощи газообразных восстановителей, методами электротермии, электролизом, диссоциацией карбонилов, распылением жидких металлов и сплавов.
Сырьем для изготовления железного порошка является богатая железная руда или окалина, восстановителем – конвертированный природный газ, водород и другие.
Для получения тугоплавких металлов (титана, циркония, тантала и др.) методами металлотермии применяют натрий, кальций и магний, обладающие бóльшим сродством к кислороду, чем восстанавливаемые металлы.
Суспензиями, или взвесями, называются грубодисперсные системы (размер частиц 10-3 – 10-5 см), в которых дисперсная фаза твердая, а дисперсионная среда жидкая. Суспензии представляют собой взвеси порошков в жидкостях. По концентрации суспензии могут быть разбавленными и концентрированными. Так, например, разбавленные суспензии применяются при крашении тканей, а концентрированные – в керамической промышленности и промышленности строительных материалов. Свойства суспензий в основном определяются дисперсностью, формой частиц и величиной поверхности раздела. В результате низкой степени дисперсности суспензии кинетически неустойчивы. В них слабо проявляется броуновское движение. Осмотическое давление и диффузия в суспензиях не обнаруживаются. Суспензии можно сделать устойчивыми, если добавить в жидкости поверхностно активные вещества.
Аэрозоль с жидкой дисперсной фазой называется туманом. В случае твердой дисперсной фазы аэрозоль может быть в виде дыма или пыли.
Аэрозоли встречаются в природе – облака, туманы, дымы и др. Различные аэрозоли являются постоянными отходами многих производств и загрязняют воздух в городах и промышленных центрах. Высокодисперсная пыль горючих веществ не только загрязняет воздух, но при большой концентрации образует взрывчатую смесь. Примером может служить угольная, мучная и сахарная пыль.
Очистка воздуха от таких аэрозолей – одна из важных задач техники безопасности.
