Коллоидная химия - страница 4

Для сферической частицы с радиусом r:

Для кубической частицы с ребром куба d:

В общем случае

где - коэффициент формы частиц (для сферических и кубических частиц = 6).

2.1.3.

КЛАССИФИКАЦИЯ ДС

Классификация ДС может быть проведена на основе различных свойств.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ДИСПЕРСНОСТИ

Зависимость величины удельной поверхности от дисперсности (см. уравнение 1.1) графически выражается равносторонней гиперболой (рис. 1.2 ).

Из графика видно, что с уменьшением поперечных размеров частиц величина удельной поверхности существенно возрастает. Если кубик с размером ребра 1 см измельчить до кубических частиц с размерами cм, величина общей межфазной поверхности возрастет с 6 до 600 .

При см гипербола обрывается, так как частицы уменьшаются до размеров отдельных молекул, и гетерогенная система становится гомогенной, в которой межфазная поверхность отсутствует. По степени дисперсности ДС делятся на:

• грубодисперсные системы,

• микрогетерогенные системы,

• коллоидно-дисперсные системы или коллоидные растворы,

• истинные растворы, см.

Необходимо подчеркнуть, что самую большую удельную поверхность имеют частицы дисперсной фазы в коллоидных растворах.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ ФАЗ

Классификация по агрегатному состоянию фаз была предложена Вольфгангом Оствальдом. В принципе возможно 9 комбинаций. Представим их в виде таблицы.

аэрозоли

атмосфера Земли

туман, слоистые облака

дымы, пыли, перистые облака

газовые эмульсии, пены

газированная вода, мыльная пена, лечебный кислородный коктель, пивная пена

эмульсии

молока, масло сливочное, маргарин, кремы и т.д.

лиозоли, суспензии

лиофобные коллоидные растворы, суспензии, пасты, краски и т.д.

твердые пены

пемза, твердые пены, пенопласт, активированный уголь, пенобетон, хлеб, порисные тела в газе и т.д.

твердые эмульсии

вода в парафине, природные минералы с жидкими включениями, пористые тела в жидкости

твердые золи

сталь, чугун, цветные стекла, драгоценные камни: золь Au в стекле - рубиновое стекло (0,0001%) (1 т стекла - 1 г Au)

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ И ДИСПЕРСИОННОЙ СРЕДЫ (ПО МЕЖФАЗНОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ)

Эта классификация пригодна только для систем с жидкой дисперсионной средой. Г. Фрейндлих предложил подразделить ДС на два вида:

1) лиофобные, в них дисперсная фаза не способна взаимодействовать с дисперсионной средой, а следовательно, и растворяться в ней, к ним относятся коллоидные растворы, микрогетерогенные системы;

2) лиофильные, в них дисперсная фаза взаимодействует с дисперсионной средой и при определенных условиях способна в ней растворяться, к ним относятся растворы коллоидных ПАВ и растворы ВМС.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПО МЕЖЧАСТИЧНОМУ ВЗАИМОДЕЙСТВИЮ

Согласно этой классификации ДС подразделяют на:

1) свободнодисперсные (бесструктурные);

2) связнодисперсные (структурированные).

В свободнодисперсных системах частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом и способны независимо передвигаться в дисперсионной среде.

В связнодисперсных системах частицы дисперсной фазы связаны друг с другом за счет межмолекулярных сил, образуя в дисперсионной среде своеобразные пространственные сетки или каркасы (структуры). Частицы, образующие структуру, не способны к взаимному перемещению и могут совершать только колебательные движения.

2.1.4.

КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

В истории развития коллоидной химии можно выделить три периода.

Первый период. Зарождение коллоидной химии (с древнейших времен до середины XIX в.).

Многие коллоидные системы были известны в глубокой древности - в Египте, Греции и Риме. У Аристотеля имеются указания на явления свертывания молока и крови, дубления кож и крашения тканей. Алхимикам (II-IV вв.) были известны коллоидные растворы золота и серебра. В древнерусской рецептурной литературе встречаются многочисленные указания на применение коллоидов - белков, желчи, различных клеев и красок. Самые первые ремесла имели прямое отношение к объектам коллоидной химии: получение керамики, глазури, выделывание кож.