ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ — гетерогенные системы из двух или большего числа фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними. Обычно одна из фаз образует непрерывную дисперсионную среду, в объеме которой распределена дисперсная фаза (или неск. дисперсных ф
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ - гетерогенные системы из двух или большего числа фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними. Обычно одна из фаз образует непрерывную дисперсионную среду, в объеме которой распределена дисперсная фаза (или неск. дисперсных фаз) в виде мелких кристаллов, твердых аморфных частиц, капель или пузырьков. Д. с. могут иметь и более сложное строение, напр., представлять собой двухфазное образование, каждая из фаз которого, будучи непрерывной, проникает в объем др. фазы. К таким системам относятся твердые тела, пронизанные разветвленной системой каналов-пор, заполненных газом или жидкостью, некоторые микрогетерогенные полимерные композиции и др. Нередки случаи, когда дисперсионная среда "вырождается" до тончайших слоев (пленок), разделяющих частицы дисперсной фазы.
Образование дисперсных систем.
Возможно двумя путями: диспергационным и конденсационным. Диспергирование макрофаз с образованием лиофильных Д. с. происходит самопроизвольно - для этого достаточно энергии теплового движения. Такой процесс осуществляется при значениях поверхностного натяжения s ниже нек-рого критич. значения sкр = bkТ/d2, где d - размер частиц дисперсной фазы, Т - абс. т-ра, k - постоянная Больцмана, b - безразмерный коэф., принимающий значения примерно 10-30. Конденсационный путь образования Д. с. связан с зарождением новой фазы (или новых фаз) в пересыщенной метастабильной исходной фазе - будущей дисперсионной среде. Для возникновения высокодисперсной системы необходимо, чтобы число зародышей новой фазы было достаточно большим, а скорость их роста не слишком велика. Кроме того, требуется наличие факторов, ограничивающих возможности чрезмерного разрастания и сцепления частиц дисперсной фазы. Переход первоначально стабильной гомог. системы в метастабилъное состояние может произойти в результате изменения термодинамич. параметров состояния (давления, т-ры, состава). Так образуются, напр., природные и искусственные аэрозоли (туман - из переохлажденных водяных паров, дымы - из парогазовых смесей, выделяемых при неполном сгорании топлива), нек-рые полимерные системы - из р-ров при ухудшении "термодинамич. качества" р-рителя, органозоли металлов путем конденсации паров металла совместно с парами орг. жидкости или при пропускании первых через слой орг. жидкости, коллоидно-дисперсные поликристаллич. тела (металлич. сплавы, нек-рые виды горных пород и искусств. неорг. материалов). Возможно также образование Д. с. в результате хим. р-ции в гомог. среде, если продукт р-ции при данных условиях находится в агрегатном состоянии, отличном от "материнской" фазы, или практически не растворяется в ней. Примерами подобных систем могут служить аэрозоли с твердыми частицами NH4Cl (образуются при взаимод. газообразных NH3 и НСl), аэрозоли с капелъно-жидкими частицами H2SO4 (при взаимод. SO3 и водяного пара). В природе и технол. процессах часто образуются гидрозоли разного состава при гидролизе солей и др. соед., неустойчивых к действию воды. Окислит.-восстановит. р-ции используют для получения золей Аu и Ag, разложение Na2S2O3 разб. серной или соляной к-той - для получения гидрозоля элементарной серы. Хим. или термохим. разложения карбонатов, орг. порофоров (порообразователей, вспенивающих агентов) и др. соед. с выделением газообразных в-в в первоначально жидких средах лежит в основе пром. произ-ва мн. пеноматериалов.
Классификации дисперсных систем.
По степени раздробленности (дисперсности) системы делятся на следующие классы: грубодисперсные, размер частиц в которых более 10-5 м; тонкодисперсные (микрогетерогенные) с размером частиц от 10-5 до 10-7 м; коллоидно-дисперсные (ультрамикро-гетерогенные) с частицами размером от 10-7 до 10-9м. Если фиксировать внимание на двух основных компонентах [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], то одному из них следует приписать роль дисперсионной среды, а другому - роль дисперсной фазы. В этом случае все [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] можно классифицировать по агрегатным состояниям фаз.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] изучает свойства как тонко-, так и грубодисперсных систем; как свободно-, так и связнодисперсных систем.
Включение в одну науку столь большого количества разнообразных систем, различных как по природе фаз, так и по размерам частиц и агрегатному состоянию фаз, основано на том, что все они обладают общими свойствами - гетерогенностью и принципиальной термодинамической неустойчивостью. Центральное место в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] занимают ультрамикрогетерогенные системы со свободными частицами. Это - так называемые, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Таблица 1
Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям фаз.
Дисперсион-ная среда
Дисперс-ная фаза
Примеры [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Твердая
Твердая
Рубиновое стекло; пигментированные волокна; [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]; рисунок на [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], нанесенный методом пигментной печати
Твердая
Жидкая
Жемчуг, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в граните, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], остаточный [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в полимерно-мономерных частицах
Твердая
Газо- образная
Газовые включения в различных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]: пенобетоны, замороженные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], пемза, вулканическая лава, полимерные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Жидкая
Твердая
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], латексы
Жидкая
Жидкая
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], сливочное [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], маргарин, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] волокон
Жидкая
Газо- образная
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], в том числе для пожаротушения и пенных технологий замасливания волокон, беления и колорирования текстильных материалов
Газообразная
Твердая
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], космическая [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
Газообразная
Жидкая
Туманы, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в момент сжижения
Газообразная
Газо- образная
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] не образуется
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] необычайно лабильны, т.е. неустойчивы. Для многих из них достаточно прибавления ничтожного количества [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], чтобы вызвать выпадение осадка. Причина столь легкого изменения состояния [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] связана с непостоянством степени их дисперсности. Различают два вида устойчивости любой раздробленной системы - кинетическую и агрегативную.
Понятие агрегативной устойчивости, которое впервые ввел Н.П. Песков, подразумевает отсутствие агрегирования, т.е. снижения степени дисперсности [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] при хранении. Для определения кинетической устойчивости необходимо изучать условия выделения диспергированных частиц в гравитационном или центробежном поле. Скорость подобного выделения зависит от интенсивности броуновского движения частиц, т.е. от степени дисперсности системы и разности плотности дисперсионной среды и дисперсной фазы, а также от [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] среды.
Коллоидными системами называют двух-или многофазные системы, в которых одна фаза находится в виде отдельных мелких частиц, распределенных в другой фазе. Такие ультрамикрогетерогенные системы с определенной (коллоидной) дисперсностью проявляют способность к интенсивному броуновскому движению и обладают высокой кинетической устойчивостью.
15