Класификация на дисперсни системи
Според степента на фрагментация (дисперсия) на системата са разделени в следните класове: едър размер на частиците, когато повече от 5.10 m; фин (microheterogeneous) с размер на частиците от 10-5 до 10-7 М; колоидно диспергиран (хетерогенна-ultramikro) с размер на частиците от 10-7 до 10-9 М. Ако се фиксира вниманието си върху две основни компоненти на дисперсни системи, а след това един от тях трябва да се дължи на ролята на дисперсна среда, а от друга - ролята на дисперсната фаза. В този случай, всички разпръснати системи могат да се класифицират в зависимост от фазата на агрегатните състояния.
Тази класификация е предложена от Оствалд и е широко използван до момента. Недостатък на класификация трябва да се счита за включване невъзможност разпръсне системи приготвени с твърд или течен диспергирана фаза към всеки клас, ако размерът на частиците е няколко нанометра. Пример за такава класификация е показано в таблица. 1.
акад PA Rehbinder предполага, че по-добро класиране разпръсне системи Обобщените състояния на фазите. Той разделя дисперсна система в два класа: svobodnodispersnye система и непрекъснато (или svjaznodispersnye) система (Таблици 2 и 3.). В системи svobodnodispersnyh прекъсната фаза не образува непрекъсната твърда структура (мрежи, скелета или ферми). Тези системи са наречени золи. твърди системи (svjaznodispersnye) дисперсната фаза частици образуват твърди триизмерни структури (решетки, рамки, ферми). Такива системи имат устойчивост на срязване. Те са наречени гелове.
Дисперсията съгласно класификация Rebinder означен фракция, в която диспергираната фаза се поставя в числителя и средата диспергиране - в знаменателя. Например: Т1 / R2. Индекс 1 е диспергирана фаза и индекса 2 - среда дисперсия.
Колоидна химия изследва свойствата на двете фино и грубо диспергирани системи; като свободно и svjaznodispersnye системи.
Включване на една наука такъв голям брой различни системи за различни фази, като природата и размера на частиците и състоянието на фази агрегация въз основа на факта, че всички те имат общи свойства - хетерогенност и основен термодинамичен нестабилност. Централно място в колоидна химия заемат ultramicroheterogeneous система на свободни частици. Това - така наречените колоидни системи.
Класификацията разпръсне системи Обобщените състояния на фазите.
Примери Дисперсни системи
Ruby стъкло; пигментирана влакна; сплави; шаблон върху плата, причинени от пигмент печат
Pearl, водата в вода гранит в бетона, остатъчният мономер в частиците на полимер-мономерни
Газова включвания в различни твърди вещества: пенобетон, замразени пяна, пемза, лава, полимерна пяна, полиуретанова пяна
се образува колоидна система
Колоидни системи изключително нестабилни, т.е. нестабилна. За много от тях съвсем незначително добавяне на електролит сума да предизвикат валежи. Причината за толкова лесна промяна на състоянието на колоидно система, свързана с степента на изменчивост на дисперсия. Има два вида на стабилността на всеки фрагментирана система - Кинетичните и агрегатни.
Примери на системи svobodnodispersnyh
1. Дисперсни системи газове
2. Дисперсни системи в течности
Т1 / Т2 - прах в горната част на атмосферата, аерозоли.
Т1 / R2 - liozoli, дисперсни бои във вода, синтетични латекси на полимери.
Jf1 / R2 - течна емулсия
G1 / M2 - газ емулсии
3. Дисперсни системи в твърди
Т1 / Т2 - твърди золове, например, злато зол в чашата,
пигментирани полимери влакна попълнено
В основата на тази класификация, предвидена състояние на фаза агрегация разпръснати система.
Концепцията на общата стабилност, която за първи път НП Песков, предполага липса на агрегация, т.е. намаляване на степента на дисперсия на колоидни системи за съхранение. За определяне на кинетичната стабилност е необходимо да се проучи условия за разпределяне на диспергираните частици в гравитационно или центробежно поле. Скоростта на такова разделяне зависи от интензивността на Брауновото движение на частиците, т.е. степента на дисперсия на системата и разликата на плътността на средата за дисперсия и дисперсна фаза, а вискозитетът на средата.
1. Системи с фазово разделяне на повърхността на течността
2. Системи с повърхност интерфейс твърдо вещество
АЕ1 / M2 - пяна емулсия
Т1 / Т2 - порьозни тела, естествени влакна, пемза, гъба, въглен
Jf1 / Т2 - влага в гранит
Т1 / Т2 - проникващи полимер меша
Ако искате да се определи агрегат стабилност на системата, след това да провери условията на постоянство (или обратното - непостоянството) степента на дисперсни системи. Един от най-драматичните и характерни различия между колоидна система, както от истински решение и за спрените системи е, че степента на дисперсия е много нестабилна и размерът може да варира в зависимост от най-различни причини.
В основата на тази класификация е агрегатното състояние на интерфейса.
Въз основа на гореизложеното, ние определяме колоидни системи.
Колоидни системи наречени дву- или многофазна система, където един фаза е под формата на фино раздробени частици, диспергирани в друга фаза. Такава система ultramicroheterogeneous специфични (колоид) способност за диспергиране показват интензивно Брауново движение и имат висока кинетична стабилност.
Като висока повърхностна площ разделяне на фаза и, следователно, огромен излишък повърхност свободна енергия, системите са фундаментално термодинамично нестабилни, което води до агрегиране на частиците, т.е. в отсъствието на общата стабилност. Въпреки това, тези имоти не изчерпват всички възможности, които колоидни системи са различни от други системи. Така например, на пръв поглед, изглежда неразбираемо защо колоидни частици, което прави енергични движения и сблъскващи се един с друг, не винаги се обединяват в по-големи агрегати и не се утаяват като може да се очаква въз основа на втория закон на термодинамиката, тъй като това сведена до общата повърхност, а с него и свободната енергия.
Оказва се, че в много случаи стабилността на такива системи е свързано с присъствието на стабилизатор на повърхностния слой на колоидни частици. Следователно, необходимо условие за създаването на стабилни колоидни системи е наличието на трети компонент - стабилизатор. Стабилизатори колоидни системи могат да бъдат електролити или някои други вещества, които нямат характер на електролита, такива макромолекулни съединения (ВМС), или повърхностно активни съединения (повърхностно активни вещества). Механизмът на стабилизация на електролити и не-електролити значително различни.
Влияние на електролити върху стабилността на колоидни системи е сложна. В някои случаи незначителни електролитни добавки могат да доведат до нарушаване на стабилността на системата. В друг - въвеждане на електролит увеличава стабилността.
Образование адсорбционни слоеве такива стабилизатори като повърхностно активни вещества, става особено важно в присъствието на двуизмерни структури с подобрени структурни и механични свойства. В много случаи стабилизиране се постига чрез покриване на монослой само 40-60% от повърхността на колоидни частици, когато защитният слой е прекъснат характер (под формата на острови). се постига максимална стабилност, разбира се, по време на образуването на напълно наситен мономолекулен слой. Структурни и механични свойства на адсорбционни слоеве до голяма степен определят поведението на колоидни системи. Тези слоеве могат да бъдат образувани или модифицирани с малки количества от всеки от разтворени вещества, обаче създава възможност да се контролира редица свойства на колоидни системи, които са широко използвани в различни практически приложения.
На колоидни системи, състоящи се от частици от диспергираната вещество могат свободно да се движат в течна дисперсионна среда, заедно с молекули, адсорбиран върху повърхността им или трети йони компонент (стабилизатор) се посочени liozolyami и частиците, които имат сложна структура - мицели.
Поради естеството на взаимодействието на колоидни частици със средни liozoli дисперсията може да бъде разделена на лиофилна и lyophobic. За първи път, тази класификация е предложена от германския учен-kolloidnikom Фройндлих. Той разделя системата в два класа - лиофилни и lyophobic. В съответствие с идеите разработени Фройндлих, lyophobic система повикване, частиците на диспергирана фаза, която не взаимодейства с дисперсионната среда, не солватирана и не се разтваря в него. Liofilnye- тази система, частиците на дисперсната фаза, които взаимодействат с силно среда дисперсия.
Чрез lyophobic золове системи включват благородни метали, металоиди золове (сяра, селен, телур), дисперсии от полимери във вода (например, полистирен, ftorolona) золове арсен сулфид, антимон, кадмий, живак, желязо хидроксид золове, алуминий и т.н. Тези системи се характеризират с т.нар кинетичната стабилност и нестабилност на агрегат и изискват стабилизация. Към лиофилни колоидни системи Фройндлих извършва разтвори образувани чрез разтваряне на естествен или синтетичен ВМУ. Такива разтвори на протеини, нишестета, пектини, смоли, целулоза и различни смоли, естествени и синтетични естери.
По този начин, разтворите считани преди ВМУ като лиофилни колоидни системи. Те се считат двуфазна разпръсне системи и по този начин същността на класификацията Фройндлих се редуцира до молекулни взаимодействия между дисперсната фаза и дисперсна среда. Той е на тази основа разделянето извършва на лиофилни и lyophobic система. Замразете системи считат за дву- или многофазни, термодинамично нестабилни, опърничав фаза правило Гибс. Но тази идея се оказа погрешно. Всъщност, сега е добре установено, че ВМС решения - истински решения, т.е. еднофазни системи, хомогенни, термодинамично стабилни и подчиняват правило фаза Гибс. Смятало се е, че обратимостта - характерно свойство на лиофилни колоидни системи, но това не е вярно, тъй като в този случай решенията на ВМС не са разпръснати системи.
В тази връзка, акад VA Kargin през 1948 г. обърна внимание на факта, че класирането на Фройндлих напълно погрешно и още повече - е вредно.
Не да се промени смисъла на настоящите Общи условия, PA Rehbinder предложи да се формализира понятието лиофилни и lyophobic колоидни системи. Диспергирани или многофазни системи се разделят на два класа, въз основа на стойностите на специфична повърхностна енергия (повърхностното напрежение).
Чрез lyophobic системи са разпределени дисперсии с достатъчно високо повърхностно напрежение (S12), голям см гранична стойност:
Тези системи се характеризират с голяма Повърхностното свободна енергия, така че фазовата граница се изразява драматично: обобщаването на системата е крехка и изисква въвеждането на стабилизатор. Дисперсионнисвойства на такива системи е произволна.
Freeze система - двуфазен колоидни системи с ниско но положителен Повърхностното свободна енергия на по-малка или равна на граничната стойност,
Това са системи, с много слабо повърхностно енергия, те са термодинамично стабилни и образуват спонтанно. Dispersiveness тях напълно определено и е в областта на колоидни разтвори.
Фактът, че дисперсни системи се класифицират в зависимост от стойността на свободната повърхност на енергия показва, че колоидни явления са тясно свързани с качествата на интерфейса.
Чрез лиофилизация системи включват:
1) така наречената критична емулсията резултат от намаляване на повърхностното напрежение при нагряване до температура, близка до температурата на неограничен смесване, или чрез добавяне на много големи количества повърхностно активно вещество;
2) система асоциативен колоиден оформен във водна среда, като перални вещества, някои багрила и танини, и в някои неводна повърхностно активно вещество. Такива вещества в разредени разтвори са в молекулно състояние, когато концентрацията на молекулно агрегация се случва с образуването на колоиден размер на частиците, т.е. образуват мицели. Концентрацията на веществото в разтвор, при което преходът от верни на колоиден разтвор, наречен критичната концентрация на мицела (CMC).
Класификация на разпръснати системи могат provoditpo специфична повърхностна площ и порьозност на дисперсната фаза.
При тези процеси, включващи две контакт фази са важни свойства на интерфейс или граничния слой разделяне една фаза от друг. Молекули, съдържащи такива слоеве имат специални свойства. Ако разгледаме монолитна етап, броят на молекули, образуващи повърхностния слой може да бъде пренебрегната в сравнение с огромния брой на молекулите в обема на тялото. Можем да предположим, че подаването на електроенергийната система е пропорционална на масата, съдържаща се в обема на тялото.
С непрекъснато смилащи тела броят на молекули в слой се увеличава повърхността и достига максимална стойност в колоидалната разпръсне системи. Следователно, процесите в дисперсни системи, поради свойствата на повърхностните слоеве на интерфейса. Образуването на пяна, емулсии, мъгли, флотационни процеси, омокрящи и дисперсия, сорбция техника и много други са базирани на свойствата на междуфазови повърхности в диспергирана системи.
Е отношението на специфична повърхностна площ от повърхността на тялото на обем или маса:
Од = A / V = А или AUD / Vr. (3)
Од където А - и общата специфична повърхност, съответно; R - плътността на веществото, V - обем на тялото.
За кубически частици
Од = 6а2 / a3r = 6 / ар (m2 / кг). (4)
За сферични частици
Од 4 = R2 / (4/3 R3) (М-1)
Од = 3 / гг (m2 / кг). (5)
Ако вземете кубчето на веществото, от три страни разделени на 10 части и имат самолет в три посоки, ние получаваме по-малки кубчета. Такъв метод може да се разглежда като симулация на процеса на дисперсия. Промяната в повърхностна площ по време на дисперсия е показано в таблица. 4.
Зависимостта на специфичната повърхност на полидисперсност
Cube страна дължина на, см
Свързани статии