Лекция 5. Значение коллоидной химии. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем.

Коллоидная химия (лат «колло»- клей)- наука, изучающая поверхностные явления и дисперсные системы. Дисперсные системы- окружающие реальные природные тела, состоящие из двух и более фаз. Поверхностные явления- процессы, происходящие на границе раздела фаз; поверхностные явления обусловлены различием свойств самих контактирующих фаз, а также свойств поверхностного слоя, который образуется в результате таких взаимодействий.

Поверхностные явления распространены в химической технологии:

- получение адсорбентов и катализаторов;

- очистка сточных вод;

- обогащение руд и т д.

Большую роль играют коллоидно - химические явления: смачивание, адсорбция, седиментация (оса-ждение), коагуляция и другие. Дисперсными называют системы, состоящие из вещества, раздробленного до частиц большей или меньшей величины и распределенного в другом веществе. Измельченное (раздробленное) вещество называют дисперсной фазой. Вещество, в котором распределена дисперсная фаза, называют дисперсионной средой. Например, в дисперсной системе, которой является туман, дисперсной фазой являются мельчайшие капельки воды, а дисперсионной средой служит воздух. Для характеристики дисперсных систем введено понятие степени дисперсности, т.е. степени раз-дробленности вещества дисперсной фазы – D. D = 1/a см-1.

Чем больше степень дисперсности, тем меньше размер частиц. По степени дисперсности все системы можно разделить на грубодисперсные, коллоиднодисперсные, молекулярнодисперсные и ионнодисперсные.

а) Грубодисперсные системы (размер частиц 10? 5 – 10? 3 см) – это суспензии, эмульсии, пены. Суспензии – гетерогенные системы, в которых частицы твердой дисперсной фазы распределены в жидкой дисперсионной среде. Это, например, взвесь крахмала в воде, раствор кофе, известковый и цементный раствор. Эмульсии образуются двумя несмешивающимися жидкостями. Примерами эмульсий служат молоко, майонез, маргарин, эмульсия бензола в воде. Пены состоят из ячеек заполненных газом и отделенных друг от друга жидкими или твердыми плен-ками. Это мыльная пена, пемза, пенопласты. Грубодисперсные системы видны в обычный микроскоп и даже невооруженным глазом. Могут за-держиваться бумажным фильтром. Из-за больших размеров частиц эти системы неустойчивы и со временем дисперсная фаза отделяется от дисперсионной среды.

б) Коллоиднодисперсные системы (коллоидные растворы). Размер частиц дисперсной фа-зы составляет 10? 7 – 10? 5 см, а размер частиц дисперсионной среды 10? 8 см. Степень дисперсности в коллоидах выше, чем в грубодисперсных системах. Коллоидные частицы не оседают под действием силы тяжести, проходят через бумажные фильтры; но они невидимы в обычный микроскоп. Колло-идные растворы обычно называют золями. В зависимости от природы дисперсионной среды золи называют гидрозолями – дисперсионная среда – жидкость, аэрозолями – дисперсионная среда воздух.

в) Молекулярнодисперсные и ионнодисперсные системы (истинные растворы). Размеры частиц со-ставляют 10? 8 см, т.е. равны размерам молекул и ионов. В таких системах гетерогенность исчезает - системы становятся гомогенными, образуются истинные растворы. К ним относятся растворы саха-ра, спирта, неэлектролитов, электролитов и слабых электролитов. По размерам дисперсных частиц коллоидные растворы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами. Дисперсные системы также классифицируют по агрегатным состояниям дисперсной фазы и диспер-сионной среды.

Таблица 1. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

Вопросы и задания для самоподготовки:

1. Что изучает коллоидная химия, ее роль в технологии?

2. Понятие поверхностных явлений.

3. Дисперсные системы, дисперсная фаза, дисперсионная среда.

4. Понятие степени дисперсности, классификация дисперсных систем.

5. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию. Привести примеры.