Поверхностные явления (адсорбция, адгезия, когезия, смачивание, растекание, капиллярные явления и др.)

Свойства дисперсных систем (оптические, электрические, молекулярно–кинетические, реологические, структурно–механические и др.)

Характеристика отдельных классов коллоидных систем (эмульсии, пены, аэрозоли, суспензии, капиллярно–пористые тела и др.), где рассматриваются их особые свойства, методы получения, стабилизации, разрушения, области применения.

Классификации дисперсных систем

Единая классификация дисперсных систем отсутствует, что вполне естественно, если учесть многообразие их свойств и видов. Существует несколько классификаций, в основу каждой из которых положено какое-либо одно из свойств. Рассмотрим наиболее часто применяемые классификации.

1. Классификация по структуре:

- Свободнодисперсные – частицы дисперсной фазы могут свободно перемещаться в объеме дисперсной среды (суспензии, золи, эмульсии).

- Связнодисперсные – одна из фаз структурно закреплена, взаимное перемещение фаз отсутствует (капиллярно-пористые тела, пены, гели, твердые растворы).

Классификация по дисперсности

Коллоидные системы классифицируют по размерам частиц или пор:

Свободнодисперсные:

1.ультрамикрогетерогенные (золи) – 10^-7-10^-5см

2.микрогетерогенные (суспензии, эмульсии, порошки)- 10^-5-10^-3 см

3. грубодисперсные >10^-3 см

Связнодисперсные (пористые): 1.микропористые

<2нм

Переходнопористые

Нм

3.макропористые > 200 нм

 

Первоначально коллоидными растворами называли только ультрамикрогетерогенные системы. Позже понятие колодные системы расширилось.

Дисперсность весьма сильно влияет на многие свойства коллоидных систем. Способность к оседанию частиц, например, (седиментация) значительно возрастает с увеличением размеров частиц. Диффузия и осмотическое давление, наоборот, выше у высокодисперсных систем.

Есть ряд свойств, характерных для частиц промежуточных размеров – именно - коллоидных растворов: ряд оптических свойств, качество многих красителей, действие наполнителей в каучуках; действие катализаторов, твердость сплавов (максимальна при коллоидных размерах частиц).

Но было бы ошибкой все свойства дисперсной системы сводить только к зависимости от размеров частиц. Объяснение таких процессов, как коагуляция, седиментация и т. п., невозможно без учета целого комплекса важнейших физико-химических свойств коллоидных систем: адсорбции, физического взаимодействия частиц между собой, возможности химических процессов на поверхности раздела, электростатических взаимодействий и т.д.

Система обладает коллоидными свойствами и тогда, когда хотя бы одно из трех измерений находится в указанных пределах. Это пленки, поверхностные слои, т.е. двумерно протяжные системы. Удельная поверхность и свободная поверхностная энергия у них весьма значительны. Если два размера находятся в пределах коллоидных размеров, то значения S₀ и U^S еще более возрастают. Это одномерно–протяженные системы (фибриллярные). К ним относятся природные и синтетические волокна, асбест.

3. Классификация по межфазному взаимодействию

На поверхности коллоидных частиц всегда действуют силы межмолекулярного взаимодействия между веществами дисперсной фазы и дисперсионной среды. В зависимости от того, насколько существенны эти силы, все дисперсные системы делят на 2 класса: лиофильные и лиофобные

(“лио”-растворяю; “филео”-люблю: “любящий растворение”; “фобос”-страх: “боящийся растворения”).

Лиофильные характеризуются сильными межмолекулярными взаимодействиями, приводящими к образованию вокруг частиц сольватных оболочек из молекул дисперсионной среды. Для лиофильных систем характерно самопроизвольное диспергирование. Они термодинамически устойчивы (∆G ≤ 0).

Примерами лиофильных систем являются мыла, бентонитовые глины (они самопроизвольно “распускаются” в воде), ВМС (в рстворителе, хорошо с ним взаимодействующем).

Лиофобные системы – это такие, в которых взаимодействия на межфазной поверхности очень малы. В них самопроизвольного диспергирования не происходит. Но в какой-то степени они всегда лиофилизированы, т.к. полного отсутствия взаимодействий не бывает.

4. Классификация по фазовой различимости

Молекулярные коллоиды растворы ВМС (раствор белка в воде, каучук в бензоле, гликоген). Это истинные растворы, но размеры их молекул сравнимы, а иногда превышают, размеры коллоидных частиц (например золя золота). Им присущи многие свойства коллоидных растворов и, в тоже время, истинных.

Суспензоизы Высокодисперсные гетерогенные системы различных типов (частицы состоят из агрегатов)