ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные особенности коллоидного состояния из "Курс коллоидной химии" Основная особенность коллоидного состояния — гетерогенность дисперсных систем, состоящих из двух и более фаз одна фаза состоит из отдельных весьма мелких частиц (дисперсная фаза), распределенных в другой фазе — дисперсионной среде, например, в воде. [c.9] На рис. 1, а показана схема гетерогенной системы, в которой дисперсной фазой могут быть, например, мельчайшие капельки масла, а дисперсионной средой — вода. Если пропустить через такую систему луч света, то показатель преломления будет периодически то падать, то возрастать — в зависимости от того, пройдет ли луч через дисперсионную среду или встретит на своем пути частицы дисперсной фазы (рис. 1, б). Аналогично будут меняться и некоторые другие свойства вязкость (для эмульсии), удельный вес и т. д. [c.10] Степень раздробленности, или дисперсность, коллоидных частиц в значительной степени определяет свойства дисперсных систем и количественно характеризуется линейными размерами частиц раздробленного вещества. Чем меньше размеры частиц, тем больше дисперсность, и наоборот. Таким образом, дисперсность — величина, обратная размерам частиц. [c.10] Коллоидные системы можно рассматривать как микрогетерогенные системы с предельно высокой дисперсностью, а следовательно, с очень большой поверхностью раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Чем меньше частицы дисперсной фазы, тем больше внутренняя поверхность раздела между фазами, заметнее роль граничных слоев и связанных с ними поверхностных явлений. [c.10] Как возрастает общая поверхность раздробленного материала, можно иллюстрировать на примере измельчения куба. Общая поверхность граней куба с длиной ребра 1 см равна 6 см . Если его разрезать на кубики с длиной ребра 1 мм, то суммарная поверхность граней новых кубиков будет в 10 раз больше — 60 см . При длине ребра 0,01 мм, общая поверхность всех граней достигнет 6000 (см. табл. 1). [c.10] Дисперсность системы характеризуются удельной поверхностью S, под которой понимают отношение общей поверхности 5 дисперсной фазы к общему ее объему V. [c.11] Измельчение не только увеличивает число частиц и общую поверхность, но и меняет другие свойства систем. Если кусочек мела тщательно растереть в ступке и высыпать в воду, то получится грубодисперсная система, называемая суспензией. В этом примере диаметр частиц мела превышает 1 мк (10 см). Вследствие низкой дисперсности такие частицы не остаются во взвешенном состоянии в воде, а оседают под влиянием силы тяжести на дно сосуда. [c.11] суспензии — кинетически неустойчивые системы. Имея большие размеры, частицы не способны к самопроизвольному тепловому движению, следовательно, не диффундируют и не создают осмотического давления. [c.11] Если измельчение мела продолжить в шаровой мельнице в присутствии некоторых поверхностно-активных веществ, облегчающих дробление и препятствующих слипанию частиц, то можно получить кинетически устойчивую систему. Размеры частиц в такой системе значительно уменьшатся и могут достигнуть величины 0,1 мк (10 см). [c.11] Повышение дисперсности влечет за собой появление новых свойств системы. Так, при размерах около 0,1 мк частицы системы находятся в непрерывном хаотическом движении, благодаря чему способны диффундировать и создавать осмотическое давление. Такие системы называются коллоидными. [c.11] Так как суммарная поверхность дисперсной фазы очень велика, то, значит, коллоидные системы должны обладать повышенным запасом свободной поверхностной энергии. Из термодинамики же известно, что всякая система стремится самопроизвольно уменьшить свою свободную энергию. Это происходит либо за счет сокращения суммарной поверхности системы (слипание частиц в более крупные агрегаты), либо в результате адсорбции коллоидными частицами веществ, понижающих поверхностное натяжение. [c.12] Большим запасом свободной поверхностной энергии объясняются такие важные свойства коллоидных систем, как их высокая адсорбционная способность, стремление к агрегации частиц, сильно выраженное каталитическое действие и т. д. [c.12] Песков, чтобы подчеркнуть способность коллоидных систем к уменьшению дисперсности за счет агрегации частиц, предложил называть их агрегативно неустойчивыми системами. Однако пока в системе не началась агрегация или в результате агрегации произошло лишь незначительное укрупнение частиц, система сохраняет кинетическую устойчивость, а частицы, находясь в тепловом движении, остаются во взвешенном состоянии и не оседают на дно сосуда. [c.12] Таким образом, коллоидные системы, будучи термодинамически неравновесными и, следовательно, неустойчивыми, в то же время кинетически устойчивы. Значительное укрупнение коллоидных частиц приводит к потере кинетической устойчивости. Это равносильно разрушению коллоидной системы она превращается в качественно отличную грубодисперсную систему. [c.12] Чтобы наглядно представить себе основные особенности коллоидных систем, сопоставим их свойства со свойствами истинных растворов. [c.13] Коллоидные системы качественно отличны как от истинных растворов, так и от суспензий. Новое качество возникает в результате изменения дисперсности (размеров частиц). В отличие от коллоидных систем истинные растворы агрегативно устойчивы. [c.13] Растворы поваренной соли в воде или канифоли в спирте даже при самом длительном хранении не изменяют дисперсности растворенных частиц они не слипаются и не укрупняются. Но если к спиртному раствору канифоли прилить немного воды, то отдельные молекулы канифоли начинают объединяться друг с другом, так как в спиртно-водной смеси канифоль плохо растворима. Размеры образовавшихся частиц зависят от количества прилитой воды, и полученная система может быть коллоидной или даже типа суспензии. [c.13] Возможны и обратные переходы от грубодисперсных систем— суспензий к коллоидным и от коллоидных — к истинным растворам. [c.13] Рассмотренные системы — грубодисперсная, коллоиднодисперсная и молекулярно-дисперсная — различаются прежде всего степенью дисперсности. [c.13] Зависимость свойств коллоидных систем от дисперсности частиц можно показать еще на нескольких примерах. [c.13] Вернуться к основной статье