Лекция 10 Дисперсные системы. Дисперсное состояние вещества

дисперсной фазы (раздробленного вещества) и дисперсионной
среды (растворителя).

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Существуют

не коллоидные вещества, а коллоидное состояние веществ!

D):
Количественной мерой дисперсности служат:
а) размеры

частиц (а) – это наименьший размер частицы по
любой оси координат;
б) дисперсность (D) – степень раздробленности:

, [см-1, м-1]
в) удельная поверхность границы раздела фаз (Sуд):
, [м2·см-3; м2·г-1], где

S – суммарная поверхность дисперсной фазы, м2;
V – общий объем дисперсной фазы, см3;
m – общая масса дисперсной фазы, г..

фаз: дисперсная фаза и дисперсионная среда.
Фазы образуют границу раздела и

взаимодействуют между собой определенным образом.
3. Высокие значения свободной поверхностной энергии.
Эта энергия накапливается на границе раздела фаз за счет разрыва межмолекулярных связей при образовании новой поверхности, т.е. при диспергировании (дроблении) вещества.
4. Неустойчивость коллоидных систем, как следствие высокой поверхностной энергии.
5. Индивидуальность и невоспроизводимость коллоидных систем.

см;
б) Микрогетерогенные:

см;
в) Коллоидные растворы: см;
г) Истинные растворы: см.

частиц) можно выразить графически: имеет вид гиперболы:
I – молекулярные растворы

или молекулярно-дисперсные системы;
II – ультрамикрогетерогенные (коллоидные, нано-) системы;
III – микрогетерогенные (среднедисперсные) системы;
IV – грубодисперсные системы;


Рис. 1 Зависимость удельной поверхности
системы от размера частиц

фазы и дисперсионной среды: Тип дисперсной системы обозначают двумя буквами:

первая – дисперсная фаза; вторая – дисперсионная среда. Различают три агрегатных состояния: жидкое (Ж), твердое (Т) и газообразное (Г):

фаз:
а) Лиофильные коллоидные системы (любящий растворение) – это система, в

которой наблюдается сильное межмолекулярное взаимодействие между молекулами дисперсной фазы и дисперсионной среды и при определенных условиях способна растворяться в ней .
б) Лиофобные коллоидные системы – это системы в которых дисперсная фаза не взаимодействует с дисперсионной средой, т.е. проявляется слабое межфазное взаимодействие и имеет избыток свободной поверхностной энергии на межфазной поверхности.

методы) – дробление крупных тел на более мелкие частицы:

1. механическое измельчение (дробилки, мельницы,
ступки, вальницы, краскотерки, встряхиватели);
2. диспергирование ультразвуковыми колебаниями;
3. электрическое диспергирование под действием
переменного и постоянного тока.
II. Методы конденсации:
1. Методы физической конденсации:
а. Метод конденсации паров;
б. Метод замены растворителя;
в. Метод пептизации.

химической реакции должно образоваться труднорастворимое соединение;
Должно образоваться большое количество зародышей

твердой фазы (частиц агрегата, на поверхности которых идет адсорбция вех остальных участников процесса);
Один из компонентов берется в большей концентрации.

Эти условия лежат в основе образования мицелл.

HCl = H2SiO3↓ + 2 NaCl

= H2SiO3↓ + 2 NaCl

входящие в состав агрегата и находящиеся в избытке в растворе.
или
На

поверхности кристалла, выросшего из данного раствора, преимущественно адсорбируются те ионы, которые входят в состав кристаллической решетки и присутствуют в избытке в растворе. Вместе с ними или вместо них могут адсорбироваться ионы изморфные ионам решетки кристалла.

самопроизвольно возникает избыточный электрический заряд, который компенсируется противоионами. В результате

на границе раздела фаз ТВ – Ж формируется двойной электрический слой (ДЭС). ДЭС возникает, как результат стремления поверхностной энергии к минимуму и связано с особыми свойствами границы раздела ТВ – Ж.

конденсатор, связанный с поверхностью твердого тела, а противоионы находятся в

жидкости на очень малом расстоянии.

значение поверхностного заряда определяется формулой:

(1)

где ε – абсолютная диэлектрическая проницаемость

среды;
φо – разность потенциалов между дисперсной фазой и
дисперсионной средой;
d – расстояние между слоями.

учитываются, т.е. рассматриваются как простые точечные
заряды;
Диэлектрическая проницаемость

среды не зависит от расстояния от
поверхности раздела фаз.

Данная теория в большинстве случаев правильно описывает ДЭС, но не учи-
тывается специфическая адсорбция ионов поверхностью, а рассматривается
лишь кулоновское взаимодействие между заряженными частицами.
Эти недостатки были устранены в теории Штерна.

размеры;
Между ионами и поверхностью твердой фазы идет электростатическое

и адсорбционное взаимодействие, что характеризуется соответственно
φ и ξ потенциалом.

С3 > С2 > С1 при этом ξ3

ξ2 < ξ1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

электролиты, не имеющие ионов, способных достраивать кристаллическую решетку коллоидной частицы.

Такие электролиты снижают электрокинетический потенциал в результате увеличения концентрации противоионов и сжатия двойного электрического слоя (ДЭС).

один из ионов которых способен достраивать кристаллическую решетку дисперсной фазы.

Потенциалопределяющий ион этого электролита может повышать потенциал 0 и , а находящийся с ним в паре противоион способен сжимать двойной электрический слой (ДЭС).

к силе тяжести, т.е. к оседанию.
Собственно коллоиды седиментационно устойчивы.

Седиментационно неустойчивы только грубодисперсные системы.
Агрегативная устойчивость – это способность системы к сохранению дисперсности индивидуальных частиц дисперсной фазы.
Потеря агрегативной устойчивости сопровождается объединением частиц с их последующим осаждением, т.е. сопровождается разделением фаз, разрушением коллоидной системы.
Процесс слипания частиц в более крупные агрегаты с потерей агрегативной и, в дальнейшем, седиментационной устойчивости, называется коагуляцией.

Устойчивость коллоидных систем

агрегаты с потерей агрегативной устойчивости и далее седиментационной называется коагуляцией.

При этом получаются осадки, отличающиеся природой (плотные, творожистые, хлопьевидные и т.п.) называют коагулятами.

способная вызывать коагуляцию.

Многочисленные исследования показали, что коагулирующим является ион, заряд

которого по знаку совпадает со знаком противоионов в ДЭС и коагуляция наступает в тот момент, когда заряд частицы становится равным нулю, т.е. в изоэлектрической точке.
Величина, обратная порогу коагуляции называется коагулирующей способностью :


- это объем золя, скоагулированный одним моль-ионом электролита.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

что и противоионы в двойном электрическом слое мицеллы. Коагулирующая способность

возрастает пропорционально некоторой высокой степени его заряда.

Дерягин и Ландау установили, что эта степень равна (6) шести.

Т.о., если принять порог коагуляции одновалентного иона за единицу, то соотношение порогов коагуляции в зависимости от заряда коагулирующего иона можно выразить в виде соотношения:

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

действие которых характеризуется защитным числом – это масса полимера в

мг, защищающего 10 мл золя при добавлении 1 мл 10% раствора электролита хлорида натрия.

Например: Золотое число; железное число, что означает тип золя.

Желатин обладает высоким защитным действием,
поскольку З.Ч. = 0,01 – 0,1 мг.

СУРГУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ