Классификация дисперсных систем

Гетерогенные смеси двух и более составных частей, с высокоразвитой поверхностью раздела между ними, называются дисперсными системами. Отличительная особенность дисперсных систем заключена в малом размере частиц при наличии значительной межфазной поверхности. Поэтому, наибольшее значение имеют свойства поверхности и происходящие на ней процессы, а не свойства частиц в целом.
Итак, такие системы состоят из двух и более фаз, одна из которых находится в мелкораздробленном состоянии (дисперсная фаза) в среде другой фазы (дисперсионная среда).
Классификация дисперсных систем разнообразна:


1. По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
Для удобства, дисперсные системы принято условно обозначать через дробь, где в числителе указывают агрегатное состояние дисперсной фазы, а в числителе – дисперсионной среды:

Дисперсная фазаДисперсионная средаУсловное обозначениеНазвание
ГазГазГ/ГДисперсные системы не образуются
ГазЖидкостьГ/ЖГазовые эмульсии
ГазТвердое веществоГ/ТПористые тела
ЖидкостьГазЖ/ГАэрозоли
ЖидкостьЖидкостьЖ/ЖЭмульсии
ЖидкостьТвердое веществоЖ/ТКапиллярные системы
Твердое веществоГазТ/ГПорошки, пыли
Твердое веществоЖидкостьТ/ЖСуспензии и золи
Твердое веществоТвердое веществоТ/ТТвердые гетерогенные системы

2. По кинетическим свойствам дисперсной фазы
— свободнодисперсные;
— связнодисперсные.
3. По наличию взаимодействия частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды
— лиофильные – значительное взаимодействие частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды. К ним могут относиться как природные, так и синтетические высокомолекулярные вещества.
— лиофобные – слабое взаимодействие частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды. Это коллоидные растворы металлов, их оксидов, гидроксидов и солей.
4.По размеру частиц дисперсной фазы
-Грубодисперсные – размер частиц > 10 мкм;
-Среднедисперсные – размер частиц от 0,1 до 10 мкм;
-Высокодисперсные – размер частиц от 1 до 100 нм;
-Наноразмерные – размер частиц от 1 до 10 нм.
Предметом изучения коллоидной химии являются высокодисперсные или коллоидные системы (10-9-10-7 м).
Коллоидные системы — это гетерогенные системs, в которых дисперсная фаза отделена от дисперсионной среды поверхностью раздела. При условии, что дисперсионная среда является жидкостью, а дисперсная фаза – твёрдым веществом, коллоидную систему называют золем; если дисперсная фаза является жидкостью, то коллоидную систему называют эмульсией.
Наиболее значимы коллоидные системы, в которых в качестве дисперсионной среды выступает вода. Они делятся на гидрофильные и гидрофобные коллоиды.
Гидрофильные коллоиды похожи на истинные растворы, которые являются однородными, гомогенными.
Гидрофобные коллоиды можно получить, если только они каким-то образом стабилизируются. Гидрофобные коллоиды можно стабилизировать при помощи адсорбции ионов на их поверхности. Адсорбированные ионы стабилизируют коллоид, взаимодействуя с водой. Укрупнение частиц и их слипание не происходит вследствие отталкивания частиц с адсорбированными на них ионов с одинаковым зарядом.

стабилизация гидрофобного коллоида

Гидрофобные коллоиды могут также стабилизироваться в присутствии других гидрофильных групп. Например, масло гидрофобно, и капельки масла, при смешивании с водой, отделяются от нее. При этом на поверхности воды образуется масляное пятно. Но такую систему можно стабилизировать, добавив в нее, например, стеарат натрия или другие ПАВ:

стеарат натрия

Молекула стеарата натрия состоит из двух частей: одна часть полярная или заряженая (гидрофильная), другая часть — неполярная (гидрофобная). При добавлении его к маслу, гидрофильные концы взаимодействуют с водой, а гидрофобные – с маслом.