Свойства коллоидных растворов
Дисперсные (коллоидные) системы – это гетерогенные системы, образованные сплошной непрерывной дисперсионной средой, в которой распределены частицы раздробленного вещества – дисперсной прерывной фазы. Коллоидное состояние является предельно высокодисперсным состоянием вещества. В отличие от гетерогенных систем со сплошными фазами коллоидные системы характеризуются очень большой поверхностью раздела фаз, поэтому дисперсные системы называют микрогетерогенными и ультрамикрогетерогенными. В случае высокой дисперсности коллоидных частиц граница раздела фаз не обнаруживается в оптическом микроскопе. Свойства дисперсных систем зависят от дисперсности, агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды, интенсивности взаимодействия между ними, способности частиц дисперсной фазы к образованию структур.
Количественные характеристики раздробленности
Дисперсных систем
Количественной характеристикой дисперсности (раздробленности) вещества является степень дисперсности (D) – величина, обратная размеру дисперсных частиц и численно равная числу частиц, которые плотно можно уложить в ряд (или в стопку) на протяжении одного сантиметра:
(12.1)
где а – средний диаметр сферических или волокнистых частиц, средняя длина ребра кубической частицы или средняя толщина пленки для пленочно-дисперсных систем. Чем больше степень дисперсности, тем больше суммарная площадь поверхности раздела фаз.
Соотношение между поверхностью и объемом (или массой) частиц дисперсной фазы характеризует удельная поверхность – площадь раздела фаз, приходящаяся на единицу объема (SV уд), м2/м3, или массы (Sm уд) дисперсной фазы, м2/г:
, (12.2)
где S, V, m, r – соответственно суммарная поверхность, объем, масса и плотность частиц дисперсной фазы.
Пример 1. Вычислить удельную и общую площадь поверхности дисперсной фазы коллоидной системы, полученной в результате электрического диспергирования 0,5 г золота на частицы: а) шарообразной формы с диаметром d = 7,0×10-9 м; б) в форме кубиков с длиной ребра a = 1,2×10-7 м. Плотность золота r = 19320 кг/м3.
Решение. Рассчитаем удельную поверхность по уравнению (12.2):
· - для шарообразных частиц с радиусом r
,
;
· - для частиц в форме кубиков
,
.
Находим общую площадь поверхности частиц дисперсной фазы:
.
Как видно из расчета, формула Sуд имеет одинаковый вид и для шарообразных и для кубических частиц, поэтому, зная удельную поверхность, можно определить средний размер частиц dср:
или 
. (12.3)
При оценке свойств порошкообразных материалов размер частиц имеет в ряде случаев решающее значение. Например, сроки схватывания цементов значительно сокращаются при уменьшении размера частиц исходного цементного порошка. Установлено, что высокодисперсные глины наиболее пластичны. Интенсивность и тон краски зависит от размеров частиц пигмента. Классификация дисперсных систем по размерам частиц представлена в табл. 10.
Таблица 10
