Класифікація дисперсних систем

ПРЕДМЕТ КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ.

ПЛАН

1. Предмет колоїдної хімії. Молекулярно-кінетичні властивості колоїдних розчинів.

2. Поняття про дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем.

3. Методи одержання колоїдних систем. Явище пептизації, його суть.

Вивчення властивостей речовин у високодиспергованому стані і поверхневих явищ у дисперсних системах є об'єктом колоїдної хімії – великого розділу фізичної хімії, який виділився в окрему галузь науки. Основоположником колоїдної хімії вважають англійського вченого Т. Грема, який у 60-х роках XIX ст. поділив усі речовини на "кристалоїди" і "колоїди". Він запропонував називати колоїдами розчини речовин, які не кристалізуються із розчинів, а утворюють аморфні осади; їх розчини погано дифундують (напр., гідроксиди деяких металів, крохмаль, декстрини тощо). Проте дослідження колоїдних процесів проводились значно раніше, із середини XVIII ст. у роботах М. Ломоносова (виробництво кольорового скла), а потім Ф. Рейсса (електрокінетичні явища), Й. Берцеліуса (нестійкість, оптичні явища), М. Фарадея (одержання колоїдних розчинів металів) та ін. Таким чином, у XVIII-XIX ст. зароджувались основи колоїдної хімії. На основі узагальнень цих досліджень до середини XX ст. сформувалась колоїдна хімія як фізико-хімія дисперсних систем і поверхневих явищ.

Назва «колоїдна хімія» походить від слова colla (клей).

Очевидно тому, що першими об'єктами вивчення були розчини ВМС - желатини, крохмаль, які мають клеячи властивості.

Поняття про дисперсні системи.

Дисперсність, це ступінь подрібнення речовини. Мірою дисперсності є величина питомої поверхні, яка є відношенням сумарної поверхні всіх частинок до їх маси. Деякі високодисперсні речовини мають дуже високий ступінь подрібненості.

Так, кількість частинок в 1 г аеросилу сягає 4·1016, а питома поверхня є більшою 300 м2/г.

Дисперсними є системи, в яких одна речовина в подрібненому стані рівномірно розподілена серед частинок іншої речовини. Розрізняють дисперсну фазу (диспергована речовина, або частинки) та дисперсне середовище (тобто розчинник). Головною особливістю дисперсних систем є наявність поверхні розподілу фаз, тобто гетерогенність.

Як і в будь-якій галузі знання, у колоїдній хімії не може бути єдиного способу класифікації, заснованого на тій чи іншій одиничній ознаці. Різноманіття властивостей дисперсних систем вимагає спільного застосування різних способів, подібно до того, як лише сукупність проекцій дає правильне уявлення про тривимірне тіло.

Класифікація за дисперсністю

Розмір часточок чи пор дозволяє підрозділити дисперсні системи на грубо- і високодисперсні. Часточки з розмірами < 10^–9 м не відносяться до колоїдних й утворюють молекулярні чи йонні розчини.

Грубодисперсні системи, наприклад, осідаючі дисперсії (зависі) у природних водах, суспензії, емульсії практично відрізняються від високодисперсних тим, що часточки дисперсної фази осідають (чи спливають) у гравітаційному полі, не проходять через паперові фільтри і видимі в звичайний мікроскоп. Часточки високодисперсних систем проходять через звичайні фільтри, але затримуються ультрафільтрами (наприклад, целофан, пергамент), практично не осідають (не спливають) і не видимі в оптичний мікроскоп.

Відзначимо, що система набуває колоїдних властивостей навіть тоді, коли хоча б один із трьох вимірів знаходиться в зазначеній області високої дисперсності. Так, якщо 1см³ речовини розкатати в тонку пластинку товщиною 10^–4см, вона набуває колоїдних властивостей, оскільки s₀ (200 м²/см³) стає дуже значним. Такі двохвимірно - подовжені системи мають велике теоретичне і практичне значення. До них відносяться не тільки ізольовані плівки, але і поверхневі шари на межі фаз у порах каталізаторів і поглиначів, пінах та емульсіях, живих клітинах.

Величезний інтерес являють клітинні мембрани, які приймають участь в основних життєвих функціях організму. Вони звичайно складаються з двох (чи чотирьох) орієнтованих шарів великих органічних молекул. Властивості цих мембран, як і поверхневих шарів, а також вільних плівок, відрізняються від властивостей розділених ними об’ємних фаз.

Ще більш високими стають значення s₀ і U_s при витягуванні речовини в тонку нитку. Наприклад, для нитки з перетином 10^–6∙10^–6 см², отриманої з 1 см³ речовини, s = 400 м². Такі одновимірно-подовжені (фібрилярні) системи також є предметом вивчення колоїдної хімії. До них відносяться природні і синтетичні волокна, мінерали типу азбесту, нерви, м’язи й інші об’єкти.

За дисперсністю системи ділять на три типи:

грубодисперсні (грубі суспензії, емульсії, порошки)	колоїднодисперсні (золі)	молекулярні або істинні розчини
розмір часток (радіус), м
10^-4 – 10^-7	10^-7 – 10^-9 Основний об'єкт вивчення колоїдної хімії. Тут вивчаються не іони й молекули, а агрегати, що складаються зі звичайних молекул - міцели (макромолекули) від 100 до 1 нм. кишкова паличка 3 10^-6м вірус грипу 10^-7м золь золота 10^-8 м	менше10^-9 Це істинні розчини - найбільш вивчені. Системи рівноважні, термодинамічно стійкі.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
	\|	Класифікація колоїдно-дисперсних систем за агрегатним станом

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.