Классификация коллоидных систем
Традиционное название «Коллоидная химия» уже давно перестало отвечать своему содержанию. В настоящее время в курс коллоидной химии включается изучение высокодисперсных гетерогенных систем и высокомолекулярных соединений.
Все дисперсные системы гетерогенны и состоят по меньшей мере из двух фаз. Непрерывная фаза называется дисперсной средой, раздробленная прерывная фаза – дисперсной фазой.
Все дисперсные системы, составляющие предмет коллоидной химии, можно классифицировать по кинетическим свойствам дисперсной фазы на системы, в которых частицы этой фазы могут свободно передвигаться (свободно-дисперсная система), и на системы, в которых эти частицы передвигаться практически не могут (связно-дисперсные системы). Существенно важна классификация по размерам частиц дисперсной фазы. По последнему признаку коллоидные системы подразделяются на ультрамикрогетерогенные с размером частиц 1–100 нм, микрогетерогенные, размер частиц которых составляет 100–10000 нм, и грубодисперсные системы, размер частиц которых более 10 мкм.
Ультрамикрогетерогенные частицы получили название золи. Если дисперсионной средой в ультрамикрогетерогенных системах является жидкость, то систему называют лиозолем (в частности, если вода, то гидрозоль, если эфир – этерозоль, если спирт – алкозоль). Если дисперсионной средой является воздух, то систему называют аэрозоль.
|
|
Микрогетерогенные частицы, видимые в поле оптического микроскопа, – это суспензии, эмульсии.
Нижним пределом размеров частиц в дисперсных системах следует считать с некоторым приближением 1 нм. При более высокой степени дисперсности утрачивается физическая поверхность раздела, соответственно резко уменьшается величина поверхностной энергии.
Дисперсные системы классифицируют также в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсной среды. По условному обозначению дисперсную фазу указывают первой, дисперсную среду – второй.
Например, если твердое тело раздроблено в жидкости, то систему обозначают Т-Ж, если жидкость раздроблена в газе, то Ж-Г. Все возможные комбинации дисперсных систем можно разделить на 8 групп.
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
Дисперсная фаза | Дисперсная среда | Условное обозначение | Тип системы | Примеры |
Твердая | Твердая | Т – Т | Твердые коллоидные растворы | Минералы, цветные стекла, рубин |
Жидкая | Твердая | Ж – Т | Капиллярные системы, гели | Почва, жемчуг |
Газообразная | Твердая | Г – Т | Пористые и капиллярные системы | Пемза, активированный уголь |
Твердая | Жидкая | Т – Ж | Золи, суспензии | Золы металлов, взвеси, ил |
Жидкая | Жидкая | Ж – Ж | Эмульсии | Молоко, майонез |
Газообразная | Жидкая | Г – Ж | Пены, газовые эмульсии | Мыльная пена |
Твердая | Газообразная | Т – Г | Аэрозоли | Табачный дым, пыль |
Жидкая | Газообразная | Ж – Г | Туманы | Облака, фармакологические аэрозоли |
|
|
Свойства коллоидных растворов
Коллоидные растворы представляют собой ультрамикрогетерогенные системы обычно типа Т – Ж, т.е. твердое тело, раздробленное в жидкости. Размер коллоидных частиц лежит в пределах 1‑100 нм, и из-за таких размеров частиц гетерогенность коллоидных растворов нельзя обнаружить с помощью обычного микроскопа. Но при боковом освещении они оставляют на пути прохождения пучка света на темном фоне световой след. Если между источником света и коллоидным раствором поместить выпуклую линзу так, чтобы на нее падал пучок параллельных лучей, то при боковом освещении образуется святящийся конус, который получил название конуса Тиндаля, а само явление – эффекта Тиндаля-Фарадея.
Характерно для коллоидных растворов явление электрофореза. Оно заключается в том, что под влиянием извне приложенной разности потенциалов все коллоидные частицы перемещаются к одному из полюсов. Это свидетельствует о том, что все частицы данного коллоидного раствора имеют одноименный заряд. Наличие одноименного заряда вызывает электростатическое отталкивание частиц, что препятствует их укрупнению, т.е. обеспечивает агрегативную устойчивость.
|
|
Заряд коллоидных частиц возникает вследствие адсорбции ионов из раствора. Преимущественно адсорбируются те ионы, которые входят в состав самих частиц. Заряд коллоидной частицы может возникнуть также вследствие частичной диссоциации молекул, составляющих частицу. Для коллоидных частиц характерна весьма малая величина осмотического давления, в ряде случаев не поддающаяся измерению.
Добавление к коллоидному раствору небольшого количества электролитов вызывает коагуляцию, которая приводит к потере кинетической устойчивости и в итоге к седиментации. Так как присутствие в коллоидном растворе электролитов снижает их заряд, то уменьшение их концентрации приводит к обратному эффекту – увеличению заряда и, как правило, к повышению агрегативной устойчивости. Для очистки коллоидных растворов от электролитов используют свойство коллоидных частиц задерживаться мембранами. Прибор, который используют для этого, называют диализатором, а процесс очистки – диализом. Растворитель в приборе постоянно обновляют, что обеспечивает непрерывность процесса диффузии отдельных молекул и ионов. Концентрация коллоидных частиц остается при этом практически неизменной. Увеличения скорости диализа можно достигнуть за счет перемешивания и путем приложения электрического поля. В последнем случае речь идет об электродиализе.
|
|
1.3. Методы приготовления коллоидных
растворов
Для приготовления коллоидных растворов используют два метода: дисперсационный, состоящей в дроблении массивных частиц твердой фазы, и конденсационный, заключающийся в том, что процесс образования золей проводят из растворов или газовой фазы так, чтобы образовывались частицы коллоидной степени дисперсности. Используется также так называемый метод пептизации, который заключается в переводе в коллоидный раствор рыхлых осадков, состоящих из частиц коллоидной степени дисперсности. Растворы ВМС не требуют специальных методов приготовления.
1.4. Оптические свойства и методы
исследования коллоидных растворов
Ультра- и микрогетерогенные частицы благодаря соизмеримости частиц дисперсной фазы с длиной световых волн обладают специфическими оптическими свойствами. Это позволяет использовать оптические методы исследования для изучения структуры и формы частиц, скорости их перемещения, размеров и концентрации.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 775; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!