Что такое агрегативная неустойчивость

Способность коллоидных систем увеличивать размеры частиц путем их агрегации называется агрегативной неустойчивостью.

Золи, аэрозоли, лиозоли

Дисперсные системы с частицами коллоидных размеров принято называть золями (лат. solutio – раствор).

Системы с газовой дисперсионной средой называют аэрозолями, системы с жидкой дисперсионной средой – лиозолями (греч. lios – жидкость). В зависимости от природы жидкости лиозоли называют гидрозолями (вода), органозолями (органическая среда) или более конкретно – алкозолями (спирты), этерозолями (эфиры) и т. д.

По размеру частиц золи занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами – порошками, суспензиями и эмульсиями.

Стабилизаторы, эмульгаторы

Стабилизаторами могут быть вещества, специально вводимые в дисперсионную среду (например, поверхностно-активные вещества или продукты взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой). Стабилизаторы создают вокруг коллоидных частиц адсорбционный защитный слой, препятствующий их агрегатированию. Природа эмульгатора определяет не только устойчивость, но и тип эмульсии. Эмульгаторы, растворимые в воде, способствуют образованию прямых эмульсий (М/В); эмульгаторы, растворимые в неполярных жидкостях, дают обратные эмульсии (В/М).

Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем

Коллоидные системы обладают молекулярно-кинетическими свойствами, обусловленными самопроизвольным движением частиц. Это такие свойства, как диффузия, осмотическое давление и распределение частиц по высоте.

Причиной диффузии (самопроизвольного выравнивания концентраций) частиц в коллоидных системах является броуновское движение, которое, в свою очередь, является следствием теплового движения молекул дисперсионной среды. Скорость диффузии обратно пропорциональна размеру диффундирующих частиц, поэтому в коллоидных системах, частицы которых имеют размеры порядка 10–7–10–5 см, т. е. в которых значительно больше молекул обычных низкомолекулярных веществ, скорость диффузии невелика.

Какие силы действуют на коллоидные частицы, распределенные в дисперсионной среде

На коллоидные частицы, распределенные в дисперсионной среде, действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и сила диффузии. Под действием силы тяжести частицы стремятся осесть на дно – седиментировать (лат. sedimentum – осадок). Однако силы диффузии стремятся распределить частицы равномерно по всему объему системы.

Таким образом, дисперсные системы способны сохранять определенное распределение частиц по объему. Эта способность называется седиментационной, или кинетической, устойчивостью. Грубодисперсные системы кинетически неустойчивы, их частицы велики и поэтому под действием силы тяжести оседают на дно. Молекулярные системы (газы, растворы) обладают очень высокой кинетической устойчивостью. Кинетическая устойчивость коллоидных систем зависит от размеров их частиц. Чем меньше размер частиц, тем более кинетически устойчива коллоидная система.

Что такое суспензии

Суспензии представляют собой дисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой. К ним относятся фруктовые и овощные пасты, помадные конфетные массы, какао тертое и др.

Что такой эмульсии

Эмульсии – это дисперсные системы, состоящие из жидкой дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды. Обязательное условие образования эмульсии – нерастворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде. Обычно эмульсии получают методом механического диспергирования. Для этого используют различные мешалки, смесители, гомогенизаторы, коллоидные мельницы и ультразвук. Практически одной из жидкостей всегда является вода, а другой – какая-либо неполярная не растворимая в воде жидкость (например, масло).

Эмульсии – неустойчивые системы. Их неустойчивость проявляется в самопроизвольном слиянии капелек дисперсной фазы – коалесценции, что приводит к разрушению эмульсии и разделению ее на два слоя. Устойчивость эмульсиям может придать только третий компонент – стабилизатор, или эмульгатор.

25. Что такое дисперсная система?

Диспе́рсная систе́ма ‒ это образования из двух или более числа фаз (тел), которые совершенно или практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). Если фаз несколько, их можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать и т. д.).

26. Как классифицируются дисперсные системы?

Дисперсная фаза (ДФ) ‒ совокупность мелких однородных твёрдых частиц, капелек жидкости или пузырьков газа, равномерно распределённых в окружающей (дисперсионной) среде.

Дисперсионная среда (ДС), непрерывная фаза (тело), в объёме которой распределена другая (дисперсная) фаза в виде мелких твёрдых частиц, капелек жидкости или пузырьков газа. Дисперсионная среда может быть твёрдой, жидкой или газовой.

27. Дайте определение коллоидной системы. Каковы особенности коллоидного состояния?

Гетерогенные системы с частицами размером 1–100 нанометр относят к ультрамикрогетерогенным. Такие системы называют коллоидными. Частицы в них настолько малы, что вещество, из которого они состоят, почти целиком находится в коллоидном состоянии. Коллоидные системы вследствие большой удельной поверхности обладают значительной поверхностной энергией, что обусловливает устойчивость системы – она всегда стремится к самопроизвольному уменьшению межфазной поверхности, т. е. к снижению дисперсности.

28. Какие основные методы получения коллоидных систем вы знаете?

Поскольку коллоидные системы по размеру частиц занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами, то методы их получения можно разделить на две группы: диспергационные и конденсационные. Диспергационные методы основаны на измельчении дисперсной фазы. Диспергирование с образованием лиофильных коллоидных систем происходит самопроизвольно за счет теплового движения. Образование лиофобных коллоидных систем требует затрат энергии. Для достижения требуемой степени дисперсности применяют: - механическое дробление с помощью шаровых или коллоидных мельниц; - измельчение с помощью ультразвука; - электрическое диспергирование (для получения золей металлов); - химическое диспергирование (пептизацию). Диспергирование, как правило, проводят в присутствии стабилизатора. Это может быть избыток одного из реагентов, ПАВ, белки, полисахариды. Конденсационные методы состоят во взаимодействии молекул истинных раствор с образованием частиц коллоидных размеров, что может быть достигнуто как физическими, так и химическими методами. Физическим методом является метод замены растворителя (напрмер, к истинному раствору канифоли в спирте добавляют воду, затем спирт удаляют). Химическая конденсация состоит в получении коллоидных растворов путем химических реакций с образованием труднорастворимых соединений:

AgNO3 + KI = AgI(т) + KNO3

2HАuCl4 + 3H2O = 2Au(т) + 8HCl + 3O2