Классификация по агрегатному состоянию

Дисперсионная Среда.	Дисперсная Фаза.	Обозначение д.ф./д.ср.	Тип системы	Примеры
Ж	Т	Т/Ж	Золи, суспензии	Природные воды, золи металлов
Ж	Ж/Ж	Эмульсии	Молоко, крем, сырая нефть
Г	Г/Ж	Пены или газовые эмульсии	Мыльная пена
Т	Т	Т/Т	Твердые коллоидные растворы	Минералы, сплавы
Ж	Ж/Т	Пористые тела, гели, Капиллярные системы	Почва, адсорбенты
Г	Г/Т	Пористые тела, ксерогели	Пемза, активированный уголь, силикагель
Г	Т	Т/Г	Аэрозоли	Пыль, дым
Ж	Ж/Г	Аэрозоли	Туман, облака
Г	Г/Г	Системы с флуктуациями плотности	Атмосфера Земли

Необходимым условием существования коллоидной системы является ограниченная растворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде. Поэтому системы г/г обычно не включают в данную классификацию, т.к. газы взаимно неограниченно растворимы друг в друге.

Но, поскольку в газообразных системах возможны кратковременные флуктуации плотности, то их тоже можно считать гетерогенными. Эта классификация демонстрирует всеобщность коллоидного состояния; она наиболее распространенная, общепринятая и наиболее удобная. С уменьшением размера частиц разница в агрегатном состоянии дисперсной фазы в различных коллоидных системах постепенно сглаживается, и классификация по этому признаку теряет смысл.

Классификация поверхностных явлений

Двумя основными признаками коллоидной химии являются гетерогенность и дисперсность, что предполагает наличие высокоразвитой межфазной поверхности, обладающей значительной поверхностной энергией G^s. Наличие свободной поверхностной энергии приводит к возможности ряда специфических поверхностных явлений, сопровождающихся превращением ее в другие виды энергии. Учение о поверхностных явлениях составляет первую половину курса коллоидной химии.

Классифицировать поверхностные явления можно, используя объединенное уравнение Ι и ΙΙ начал термодинамики:

dG = -SdT + VdP + σds + Σμ_in_i + φdq,

где G - энергия Гиббса; S - энтропия; T - температура; V - объем; σ - поверхностное натяжение; s - площадь межфазной поверхности; μ_i - химический потенциал компонента i; n_i - число молей компонента i; φ - электрический потенциал; q - количество электричества.

Различным поверхностным явлениям (изменение реакционной способности с изменением дисперсности; адгезия и смачивание; капиллярная конденсация; адсорбция; электрические явления) соответствуют 5 возможных превращений поверхностной энергии σds: в энергию Гиббса dG; в теплоту -SdT; в механическую энергию VdP; в химическую энергию μ_idn_i; в электрическую энергию φdq. На основе знаний о поверхностных явлениях во второй части курса рассматриваются свойства дисперсных систем.

Значение коллоидной химии

Гетерогенность – важнейший, универсальный признак объекта коллоидной химии. Все тела имеют поверхность. Процессы происходящие на ней, рассматриваются в коллоидной химии. Поэтому практически все природные тела и системы, а также системы в различных технологических процессах, окружающие нас предметы, могут рассматриваться как объекты коллоидной химии. В этом состоит всеобъемлющий, фундаментальный и общенаучный характер коллоидной химии.

Значение коллоидной химии трудно переоценить. Она дает нам представление о сущности множества явлений, связанных с гетерогенно-дисперсным состоянием окружающих нас систем.

Представления коллоидной химии используются во многих отраслях науки и техники: астрономии и метеорологии, почвоведении и биологии, агрохимии, материаловедении и других. Коллоидно-химические методы применяются в большинстве отраслей промышленности: пищевой, текстильной, кожевенной, резиновой, фармацевтической, металлургической, производстве искусственных волокон. Коллоидная химия является теоретической основой получения новых материалов с заданными свойствами.

Огромна роль коллоидной химии в химической технологии. Это связано с тем, что большинство процессов химической технологии протекают на границе раздела фаз, поэтому велика роль поверхностных явлений. Приведем примеры таких процессов: конденсация, кристаллизация, флотация, фильтрация, отстаивание, измельчение, гранулирование, спекание, крашение, пропитка и т.д. Все эти процессы основаны на таких явлениях, как смачивание, адсорбция, седиментация, коагуляция, зарождение новой фазы. В химической технологии велика роль адсорбентов и катализаторов. Это тоже дисперсные системы. Адсорбция имеет место в процессах разделения, очистки веществ, хроматографии. Поскольку земная кора состоит по существу из различного рода коллоидных систем (грунты, минералы, нефть, пластовые воды и т.д.), то процессы, происходящие в земной коре, имеют физико-химическую природу и связаны с коллоидным состоянием большинства объектов. Учение о коллоидах земной коры является одним из разделов геологии. В геологии и геофизике методы исследования грунтов и минералов, разведки полезных ископаемых, многие теории строения геологических структур и их генезиса тесно связаны с коллоидно-химическими процессами.