Специфика свойств дисперсных систем. Классификация по дисперсности, агрегатному состоянию, структуре, межфазному взаимодействию.

1. По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды:

- системы с флуктуацией плотности (атмосфера плотности)

- аэрозоли (туманы, пар, облака; порошки, табачный дым)

- волокнистые материалы (прир. и синт. тонкие волокна, ткани, нити)

- пены, газовые эмульсии (мыльная пена, пивная пена, газированная вода)

- эмульсии (молоко, майонез, кремы, масло слив.)

- коллоидные растворы, суспензии (бактерии, пасты, краски)

- твердые пены (хлеб, пористые тела в газе, сыр, пенопласты)

- аэрогели (тонкопористые тела, силикагель, алюмогель)

- гели, студни, твердые эмульсии (растения, древесина, почва в воде)

- твердые коллоидные растворы (минералы, сплавы, уголь, асфальт).

 

2. по взаимодействию частиц дисперсной фазы

- свободнодисперсные: отдельные частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут независимо перемещаться в дисперсионной среде под влиянием теплового движения и силы тяжести (лиозоли, разбавленные эмульсии и суспензии, аэрозоли, молоко, сметана, напитки)

- связнодисперсные: частицы дисперсной фазы связаны молекулярными силами и образуют в дисперсионной среде пространственные сетки или структуры (гели, сахар, закристаллизовавшийся мед)

 

3. по размеру частиц дисперсной фазы

Невозможно выделить четкие границы для размеров частиц дисперсной фазы, т. к. четко определить критерии для классификации дисперсных систем по физико-химическим характеристикам. Но можно различать частицы по их ориентировочным размерам. Для этой цели можно воспользоваться зависимостью удельной поверхности от размера частиц.

1. По виду частиц дисперсной фазы:

-трехмерные системы - твердые частицы, капли, пузырьки газа (молоко, мука, аэрозоли)

-двухмерные – волокна, нити, капилляры, поры, хлеб, сухари, пищевые волокна

-одномерные – тонкие пленки, которые могут быть изолированными или связанными с поверхностями других тел (имеет место при образовании жировых пленок на поверхности воды).

Броуновское движение и его молекулярно-кинетическая природа. Связь между средним сдвигом частиц и коэффициентом диффузии (закон Эйнштейна – Смолуховского).

Броуновское движение – беспорядочное непрерывное движение частиц дисперсной фазы и коллоидных и микрогетерогенных системах под влиянием ударов молекул дисперсионной среды.

Стрелки – путь движения частицы; τ и τ0-исходное и конечное положение частицы; прерывистый путь ττ0-средний сдвиг частицы, соответствующий фактическому смещению частицы за время τ.

Интенсивность броуновского движения не зависит от химической природы среды, но увеличивается с температурой и уменьшается с увеличением вязкости среды и размеров дисперсной частицы. Оно заметно лишь в случае частиц меньше 1 мкм в поперечнике. Под действием броуновского движения частицы осаждаются на любых поверхностях, с которыми они соприкасаются, в том числе вертикальных и обращенных вниз.

Согласно теории Э.-С. молекулы любой жидкости или газа находятся в постоянном тепловом движении. Движущиеся молекулы дисперсионной среды сталкиваются с частицами дисперсной фазы, заставляя их колебаться, вращаться или перемещаться. Интенсивность столкновений частицы с молекулами дисперсионной среды с разных сторон и импульсы отдельных молекул среды различаются. Поэтому направление и величина результирующей сил, которые действуют на частицу, непредсказуемы, а результатом толчков является хаотичное непрерывное движение частиц дисперсной фазы.

Т.о. броуновское движение- это видимое проявление невидимого теплового движения молекул дисперсионной среды.

Количественно описывается так:

, где -сдвиг; τ-время; D – коэффициент диффузии.

Для дисперсных систем броуновское движение проявляется двояко. С одной стороны, оно обеспечивает кинетическую устойчивость дисперсной системы, препятствуя осаждению частиц под действием силы тяжести или их всплытию под действием сил Архимеда. С другой стороны, из-за броуновского движения происходят столкновения между частицами дисперсной фазы. Это способствует их объединению и тем самым уменьшает агрегативную устойчивость дисперсной системы.