Основные признаки дисперсных систем

Фаза - часть системы, имеющая одинаковые физические и химические свойства во всех своих точках, отделенная от всех других частей системы поверхностью раздела, причем эти другие части обладают иными физическими и химическими свойствам'

Дисперсная система - раздробленная система, в которой одно вещество раздроблено (диспергировано) и распределено в другом веществе. Вещество, которое диспергировано, называется дисперсной фазой, а среда, в которой это вещество распределено - дисперсионной средой.

Системы, состоящие из одной фазы, называются гомогенными системами. Системы, состоящие из двух и более фаз и имеющие поверхность раздела между фазами, - гетерогенными системами. К гомогенным системам относятся истинные (молекулярные) растворы веществ, к гетерогенным - коллоидные растворы, суспензии, эмульсии, пены.

Измельчение вещества одной фазы другой называется диспергированием, а системы, состоящие из частиц одной фазы, распределенных в другой, называются дисперсными системами (от латинского слова dispesus - рассеянный, рассыпанный).

Фазу, состоящую из частиц раздробленного вещества, называют дисперсной фазой, а среду, в которой распределены частицы – дисперсионной средой.

Характерным признаком дисперсной среды является гетерогенность, указывающая на наличие межфазной поверхности. Следующим признаком дисперсной среды является размер частиц или величина, ему обратная – дисперсность. Чем меньше размер частиц, тем больше дисперсность.

С уменьшением размера частиц при дроблении вещества увеличивается удельная поверхность, т.е. поверхность, приходящая на единицу объёма диспергируемого вещества. В таблице 1 приведены сведения об удельной поверхности при диспергировании.

Таблица 1 - Изменение удельной поверхности при дроблении 1 см³ вещества

Благодаря высокой удельной поверхности дисперсных на границе раздела фаз и определяющие их особые свойства.

Для оценки поверхностной энергии, отнесенной к единице площади поверхности используют понятие поверхностного натяжения, – которое является в тоже время и удельной энергией Гиббса (изобарным потенциалом 1 м² поверхности). В этой связи поверхностная энергия (изобарный потенциал G) дисперсной системы при постоянных температуре и давлении будет равна

где σ – поверхностное натяжение;

F – площадь поверхности.

Для себя заметим, что дисперсные системы, обладают большой поверхностью и большой поверхностной энергией и являются принципиально неустойчивыми системами. Они стремятся к самопроизвольному уменьшению межфазной поверхности, т.е. к снижению дисперсности путем агрегации (укрупнения) частиц дисперсной фазы. Эти дисперсные системы считаются агрегативно неустойчивыми в отличие от агрегативно устойчивых систем, в которых частицы сохраняют постоянный размер.

Классификация систем по дисперсности

В зависимости от размера частиц дисперсные системы подразделяются на:

- ультрамикрогетерогенные или коллоидные с размером частиц 10^-7…10^{-5 см (1 – 100 нм);}

- микрогетерогенные с размером частиц 10^-5…10^-3см; (

- грубодисперсные с размером частиц более 10^{-3 см.}

В зависимости от размера частиц изменяется удельная поверхность и свойства дисперсных систем (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Классификация систем по дисперсности

(а – поперечный размер частицы, по оси ординат удельная поверхность –S_уд)

Следует отметить, что дисперсные системы с частицами коллоидного размера носят название золя. Если размер частицы достигает порядка 10^{-8 см, то поверхность раздела фаз исчезает - это и есть область гомогенных молекулярно-дисперсных - истинный раствор. Системы с газовой дисперсионной средой независимо от природы газа называются аэрозолями. Системы с жидкой дисперсионной средой носят название лиозолей.}

Таким образом, дисперсные системы можно классифицировать по агрегативному состоянию (см. таблицу 1).

Таблица 1 - Классификация дисперсных систем по

агрегативному состоянию