- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Введение
- •Тема 1 классификация дисперсных систем
- •1.1. Классификация дисперсных систем по размеру частиц дисперсной фазы
- •Классификация дисперсных систем по размеру частиц дисперсной фазы
- •1.2. Классификация дисперсных систем по
- •Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
- •Краткий итог темы
- •Термины для запоминания
- •Вопросы для проверки знаний
- •Упражнения
- •Тема 2 физико-химическая характеристика поверхностного слоя
- •2.1. Поверхностное натяжение
- •2.2. Смачивание
- •2.3. Адгезия
- •2.4. Адсорбция
- •Краткий итог темы
- •Термины для запоминания
- •Вопросы для проверки знаний
- •Упражнение
- •Тема 3 электрические свойства дисперсных систем
- •3.1. Механизм образования двойного электрического слоя на границе раздела фаз
- •3.2 Электрокинетические явления
- •Краткий итог темы
- •Термины для запоминания
- •Вопросы для проверки знаний
- •Упражнения
- •Тема 4 устойчивость дисперсных систем
- •4.1. Лиофобные дисперсные системы
- •4.2. Лиофильные дисперсные системы
- •Краткий итог темы
- •Термины для запоминания
- •Вопросы для проверки знаний
- •Упражнения
- •Тема 5 практическое применение поверхностных явлений и дисперсных систем
- •5.1. Получение дисперсных систем
- •5.2. Аэрозоли
- •5.3. Порошки
- •Некоторые порошки, используемые в технике и пищевой промышленности
- •5.4. Суспензии
- •5.5. Эмульсии
- •5.6. Пены
- •5.7. Системы с твердой дисперсионной средой
- •Краткий итог темы
- •Термины для запоминания
- •Вопросы для проверки знаний
- •Упражнения
- •Список рекомендуемой литературы
- •Тема 2. Физико-химические характеристики поверхностного слоя 15
- •Тема 3. Электрические свойства дисперсных систем 42
- •Тема 4. Устойчивость дисперсных систем 58
- •Тема 5. Практическое применение поверхностных явлений и дисперсных систем 77
1.2. Классификация дисперсных систем по
агрегатному состоянию
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию построена на выделении агрегатного состояния дисперсионной среды (в чем) и дисперсной фазы (что) (табл. 2).
Дисперсионная среда может быть твердой (Т), жидкой (Ж) или газообразной (Г). В этих средах распределены частицы дисперсной фазы, которые также могут представлять собой твердые частицы (Т), жидкие капли (Ж) или пузырьки газа (Г). Природные и искусственные дисперсные системы относятся к одному из классов, представленных в табл. 2.
Т а б л и ц а 2
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
Среда (в чем) |
Фаза (что) |
Класс |
Название системы и примеры |
Твердая
|
Твердая |
Т/Т
|
Твердые композиции: жемчуг, кирпич, чугун, сталь, бетон, асфальт |
Жидкая |
Ж/Т |
Твердые эмульсии: почва, сливочное масло, маргарин
| |
Газ
|
Г/Т
|
Твердые пены: растворимый кофе, сыр, пенопласты (например, поролон), пенобетон, керамзит | |
Жидкая
|
Твердая
|
Т/Ж
|
Суспензии, золи; их производные – гели и пасты: донный ил, титановые белила, зубная паста, тесто |
Жидкая |
Ж/Ж |
Эмульсии: нефть, молоко, лаки, кремы | |
Газ |
Г/Ж |
Газовые эмульсии, пена: мыльная пена, противопожарная пена | |
Газ
|
Твердая |
Т/Г
|
Аэрозоли: дым, пыль, сыпучие порошки (например, цемент). |
Жидкая
|
Ж/Г
|
Аэрозоли: туман.
|
Кроме рассмотренных классификаций по размеру частиц дисперсной фазы и агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды используется деление дисперсных систем по иным признакам.
По характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы выделяют связнодисперсные и свободнодисперсные системы. В связнодисперсных системах частицы дисперсной фазы образуют структуру (каркас), сообщающую этим системам некоторую прочность. К ним относятся, например, суспензии, порошки. В суспензиях твердые частицы самопроизвольно соединяются в пространственные агрегаты в жидкой дисперсионной среде. Такое структурообразование происходит, например, в масляных красках. В результате слипания частицы пигмента оседают на дно банки.
В порошках структурирование частиц происходит в результате межмолекулярных сил притяжения, вызывающих образование рыхлой или более плотной структуры частиц, между которыми размещена газовая дисперсионная среда. Подчеркнем, в связнодисперсных системах каркас образуют частицы дисперсной фазы. Этим связнодисперсные системы отличаются от дисперсных систем с твердой дисперсионной средой, которая сама является структурообразующим компонентом. Пенопласт, керамзит, кирпич, пенобетон и другие пористые материалы относятся к таким дисперсным системам.
Свободнодисперсные системы – системы с подвижной дисперсной фазой в жидкой или газообразной дисперсионной среде. К ним относятся эмульсии, например молоко, нефть и др.
По характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды выделяют лиофильные [др.-греч. растворять] и лиофобные системы.
Лиофильные дисперсные системы высокодисперсные термодинамически устойчивые системы (коллоидные растворы или золи), самопроизвольное образование которых происходит в результате взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды. К лиофильным относятся водные растворы поверхностно-активных веществ (коллоидные растворы ПАВ), например, водные растворы мыла и растворы высокомолекулярных соединений (коллоидные растворы ВМС), например растворы полиметилметакрилата в хлороформе.
Лиофобные дисперсные системы характеризуются отсутствием или слабым взаимодействием между дисперсной фазой и дисперсионной средой. В основном они будут рассмотрены в данном курсе.