Классификация дисперсных систем по размеру частиц

Тип дисперсной системы	Размер частиц, см	Характерные свойства дисперсной системы
Грубодисперсная	10-3 - 10-5	Частицы дисперсной фазы видны в обычный микроскоп
Коллоидно-дисперсная	10-5 - 10-7	Частицы проходят через бумажные и стеклянные фильтры, видимы только в ультра- и электронный микроскоп.

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

Физическое состояние дисперсной среды	Физическое состояние дисперсионной фазы	Характеристика по размеру частиц	Название системы
Газ	Газ	однородная	Раствор (атмосфера)
Газ	жидкость	Грубодисперсная Коллоидно-дисперсная	Туман Аэрозоль
Газ	Твердое вещество	Грубодисперсная Коллоидно-дисперсная	Пыль, дым. Аэрозоль
жидкость	Газ	Грубодисперсная Коллоидно-дисперсная	Пена Пена
жидкость	жидкость	Грубодисперсная Коллоидно-дисперсная	Эмульсия Эмульсия
жидкость	Твердое вещество	Грубодисперсная Коллоидно-дисперсная	Суспензия Золь
Твердое вещество	Газ	Грубодисперсная Коллоидно-дисперсная	Твердая пена Твердая пена

Золями называются все системы, отвечающие коллоидной степени дисперсности (10^-5 - 10^-7см). В аэрозоляхдисперсионной средой является газ, в лиозолях - дисперсионной средой является жидкость. Гидрозоли или просто золи – дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является вода. В природной среде наибольшее значение имеют дисперсные системы, где дисперсионная среда –жидкость.

Классификацияжидких дисперсных систем по устойчивости

Лиофобные или гидрофобные	Получаются из перенасыщенных растворов или в результате дробления крупных частиц, поэтому являются термодинаически неустойчивыми и со временем разрушаются.
Лиофильные или гидрофильные	Образуются самопроизвольно и термодинамически устойчивы длительное время.

Методы получения дисперсных систем

Диспергационные методы – основаны на измельчении крупных частиц путем механических ударов, истиронием, ультрозвуковым воздействием. В природной среде – это выветривание горных пород, вынос капелек воды с поверхности водоемов.

Конденсационные методы – основаны на получении дисперсных систем из гомогенных систем путем пересыщения среды.

Физический метод конденсации – конденсация пара, замена растворителя.

Химический метод конденсации – использование химических реакций, в результате которой получается гетерогенная система. Это реакции нейтрализации, окисления - восстановления, обмена.

FeCI₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃↓ + 3HCI - гидролиз

NaCI + AgNO₃ = AgCI↓ + NaNO₃ - осаждение

2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂SO₄ = 3S + 3Na₂SO₄ + 3H₂O - окисления - восстановления.

Удельная и суммарная поверхностьраздела фаз

Дисперсные системы характеризуются степенью дисперсности D, которая рассчитывается как D = 1/ r, где r – выбранный размер частицы: диаметр, если частица сферической формы, длина ребра – если частица кубической формы. Чем меньше степень дисперсности, тем больше частиц можно получить из единицы массы или объема дисперсной фазы, тем больше будет суммарная площадь раздела фаз.

S_уд. –удельная поверхность, площадь раздела фаз, приходящаяся на единицу массы или объема дисперсной фазы. S_{сум -} - суммарная поверхность всех частиц в дисперсной среде.

Рассмотрим пример: Рассчитаем удельную и суммарную площадь раздела частиц, которые получили дроблением твердого вещества массой 1 на частицы кубической формы с длиной ребра (l) 10^-4 см и 10^-6 см. Плотность твердого вещества равна 5 г/см³.

1.Рассчитаем объем одной частицы: V₁ = l³ = (10^-4 )³ = 10^-12 см³ ; V₂ = l³ = (10^-6 )³ = 10^-18 см³

2. Рассчитаем объем 1 г твердого вещества: V_тв = 1/ 5 = 0,2 см³.

3.Рассчитаем поверхность одной частицы: S₁ = 6 l² = 6 (10^-4)² = 6 10^-8 см²; S₂ = 6 l² = 6 (10^-6)² = 6 10^-12 см²

4.Рассчитаем число частиц, полученное из 0,2 см³ твердого вещества:

N₁ = 0,2 / 10^-12 = 2 10¹¹. N₂ = 0,2 / 10^-18 = 2 10¹⁷

5. Рассчитаем сумарную поверхность всех частиц дисперсной фазы:

Sсум₁ = 6 10^-8 см² _* 2 10¹¹ = 12 10³ см² = 1,2 м²; Sсум₂ = 6 10^-12 см² _* 2 10¹⁷ = 12 10⁵ см² = 120 м².

6. Рассчитаем удельную поверхность частиц: Sуд.₁ = S / V = 6 10^-8 см² / 10^-12 = 6/ 10^-4

Sуд.₂ = S / V = 6 10^-12 см² / 10^-18 = 6/ 10^-4 см^-1.

Очевидно, что для частиц кубической формы Sуд.₂ = 6/ l , где l – длина ребра.

Адсорбция

Частицы дисперсной фазы характеризуются большой удельной поверхностью, поэтому обладают избыточной поверхностной энергией (F_пов). Эта энергия возникает из-за нескомпенсированности молекулярных сил сцепления поверхностного слоя частиц. F_пов. = σ S, где σ – удельная поверхностная энергия, S – поверхность раздела фаз. Уменьшение поверхностной энергии дисперсных частиц происходит за счет процесса адсорбции. Адсорбция – самопроизвольный процесс поглощения вещества из объема дисперсионной среды поверхностным слоем частиц дисперсной фазы. Адсорбент – вещества, на поверхности которых происходит адсорбция, тогда адсорбаты –газы, молекулы, ионы, которыеадсорбируются (поглащаются) наповерхности адсорбента

Физическая адсорбция – молекулы адсорбата удерживаются поверхностью адсорбента слабыми силами межмолекулярного притяжения. Процесс равновесный и при постоянной температуре устанавливается равновесие: адсорбция ↔ десорбция

Химосорбция - химическое взаимодействие частиц поглащаемого вещества с поверхностью адсорбента. Процесс чаще всего необратимый.