Классификация дисперсных систем

Рассматривается классификация именно дисперсных систем, т.к. коллоидные растворы являются видом дисперсных систем.

Существует несколько классификаций по различным признакам.

I. по топографическому строению Представим себе кубик какого-либо вещества, который будем разрезать параллельно одной из его плоскостей, затем полученные пластинки нарежем на палочки, а последние на кубики. В результате такого диспергирования (дробления) получаются следующие системы:

• · пленочно дисперсные или ламинарные;
• · волокнисто дисперсные или фибриллярные;
• · корпускулярно дисперсные или корпускулярные.

II. по степени дисперсности Таблица 1. Классификация корпускулярно дисперсных систем по степени дисперсности.

III. по однородности размеров частиц:

• · монодисперсные — все частицы дисперсной фазы имеют одинаковые размеры;
• · полидисперсные — частицы дисперсной фазы неодинакового размера.

IV. по агрегатному состоянию Таблица 2. Классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

т — твердое состояние, ж — жидкое состояние, г — газообразное состояние Система «газ в газе» не входит в число дисперсных систем, т.к. является молекулярной (в ней отсутствуют границы раздела).

V. по термодинамической устойчивости.

Изучение процессов и характера взаимодействия дисперсионной среды и дисперсной фазы привело к тому, что коллоидные системы не могут рассматриваться как единое целое, так, имеются две группы, отличные по взаимодействиям между частицами дисперсной фазы (д.ф.) и дисперсионной среды (д.с.):

• · лиофобные или коллоидные растворы;
• · лиофильные или растворы ВМС (высокомолекулярных соединений).

Лиофобные коллоиды характеризуются значительной энергией связи внутри дисперсной фазы, превышающей энергию взаимодействия последней со средой. Диспергирование происходит за счёт затраты внешних сил — химических или механических, образующиеся коллоидные растворы являются термодинамически неустойчивыми. Такие системы кинетически стабильны. Некоторые лиофобные системы сохраняют устойчивость в течение длительного времени (например, красный золь золота), другие быстро теряют устойчивость (суспензии грубодисперных частиц, концентрированные золи сульфидов металлов).

Лиофильные дисперсные системы отличаются взаимодействием частиц со средой, самопроизвольным диспергирование и термодинамической устойчивостью. Если в качестве жидкой дисперсной среды используется вода, то системы называются гидрофильными. Примерами лиофильных коллоидов могут служить глины, мыла, агрегаты высокомолекулярных соединений. Они образуют в водной и полярной среде неограниченно устойчивые дисперсные системы.

VI. по наличию или отсутствию взаимодействии между частицами дисперсной фазы:

• · свободнодисперсные — частицы д.ф. не имеют контактов, участвуют в беспорядочном тепловом движении, свободно перемещаются под действием силы тяжести (аэрозоли, лиозоли, разбавленные суспензии и эмульсии);
• · связнодисперсные — возникают при контакте частиц д.ф., приводящем к образованию структуры в виде каркаса или сетки (порошки, концентрированные эмульсии и суспензии (пасты), пены.).

Отдельно выделяют капиллярнодисперсные системы — это системы, в которых частицы дисперсной фазы образуют сплошную массу, частицы дисперсионной среды ее пронизывают как поры ил капилляры. Примером капиллярнодисперных систем могут быть древесина, мембраны, диафрагмы, кожа, бумага, картон, ткани.

Дискретная фаза (твердая или жидкая) в производственных сточных водах представлена коллоидными частицами размером 0,001 — 0,1 мкм, мелкодисперсными частицами размером 0,1 — 10 мкм, а также частицами, размер которых превышает 10 мкм.

В процессах механической обработки сточных вод наиболее эффективно удаляются самые крупные частицы. Коллоидные и мелкодисперсные частицы при механической обработке практически не удаляются, поэтому для очистки сточных вод от этих загрязнений используют различные коагулянты (чаще всего — соли алюминия и железа), которые увеличивают их скорость осаждения.

Среди всего множества дисперсных систем особый интерес представляют коллоидные растворы или золи (от латинского «solutio» — раствор), которые рассматриваются в курсе изучения дисциплины «коллоидная химия».