Гетерогенные дисперсные системы (типы систем, поверхностные явления, коллоидные растворы)

Дисперсные системы – гетерогенные системы, состоящие из сплошной непрерывной фазы – дисперсионной среды - и находящихся в ней раздробленных частиц того или иного размера и формы – дисперсной фазы. Количественной характеристикой дисперсности (раздробленности) вещества является степень дисперсности (Д): Д = 1/ a, где a– размеры частиц. По степени дисперсности все дисперсные системы можно разделить на три группы:

1. Грубодисперсные (взвеси) – размеры частиц 10^-5-10^-7 м. 2. Коллоидные растворы (золи) – размеры частиц 10^-7-10^-9 м. 3. Истинные растворы – размеры частиц менее 10^-9м.

Трем возможным агрегатным состояниям дисперсной фазы и дисперсионной среды соответствуют следующие типы гетерогенных дисперсионных систем.(классификация по агрегатным состояниям)

Таким образом, дисперсные системы – гетерогенные системы. В системах Ж-Г, Ж-Т, Г-Т и других каждая фаза ограничена внешней поверхностью. Состояние вещества у поверхности раздела соприкасающихся фаз отличается от его состояния внутри этих фаз. Это различие вызывает особые поверхностные явления на границе раздела фаз.

Системы с большим запасом свободной энергии неравновесны, термодинамически неустойчивы, в них будут самопроизвольно протекать процессы, сопровождающиеся уменьшением запаса свободной энергии, которая всегда стремится к минимальному значению.

Одним из таких самопроизвольных процессов, протекающих на границе раздела двух фаз и приводящих к снижению поверхностного натяжения, является адсорбция.

Изменение концентрации газообразного или растворенного вещества на границе раздела фаз – на поверхности твердого тела или жидкости – называется адсорбцией.

Повышение концентрации на границе раздела фаз есть положительная адсорбция. Растворенные вещества, понижающие поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно-активными (ПАВ), а повышающие – поверхностно-инактивными.

37) Устойчивость и коагуляция. Процессы сорбции.

Коагуляция также флокуляция — физико-химический процесс слипания мелких частиц дисперсных систем в более крупные под влиянием сил сцепления с образованием коагуляционных структур.

Коагуляция ведёт к выпадению из коллоидного раствора осадка в виде хлопьев (или «флокул») или к застудневанию. Коагуляция может быть как самопроизвольной (старение) с расслаиванием коллоидного раствора на твёрдую фазу и дисперсионную среду и достижением состояния минимальной энергии, так и искусственно вызванной с помощью специальных реактивов (коагулянтов или флокулянтов).

Виды устойчивости дисперсных систем. Лиофобные и лиофильные золи Устойчивость дисперсных систем – это возможность их нахождения в исходном состоянии неопределенно долгое время. Устойчивость дисперсных систем может быть: 1. К осаждению дисперсной фазы - характеризует способность дисперсной системы сохранять равновесное распределение фазы по объему дисперсионной среды или ее устойчивость к разделению фаз. Это свойство называется седиментационная (кинетическая) устойчивость. 2. К агрегации ее частиц. Агрегативная устойчивость – это способность дисперсной системы сохранять неизменной во времени степень дисперсности, т.е. размеры частиц и их индивидуальность. Она обусловлена способностью дисперсных систем образовывать агрегаты (т.е. укрупняться). По отношению к агрегации дисперсные системы могут быть устойчивыми кинетически и термодинамически. Сорбция — поглощение твёрдым телом либо жидкостью различных веществ из окружающей среды. Поглощаемое вещество, находящееся в среде, называют сорбатом (сорбтивом), поглощающее твёрдое тело или жидкость — сорбентом.

Различают два основных типа сорбционных процессов: абсорбцию и адсорбцию. При абсорбции поглощаемое вещество улавливается всем объемом поглотителя, при адсорбции — только поверхностью. Частный случай адсорбции — хемосорбция, когда одновременно протекают физический процесс сорбции и химическая реакция между молекулами сорбируемого вещества и сорбента (сорбирующего вещества). Адсорбенты находят широкое применение в очистке газов и жидкостей от примесей. Они бывают жидкими и твердыми (чаще твердыми).