Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц (дисперсной фазы (ДФ) равномерно распределено в объеме другого вещества (дисперсионной среды (ДС).

Классификация дисперсных систем По величине частиц ДФ, ДС системы подразделяются: 1) грубодисперсные системы (Взвеси) - размер частиц более см.

Взвеси неустойчивые системы, при стоянии расслаиваются на ДС и ДФ. Частицы ДФ не проходят через бумажный фильтр.

2) мелкодисперсные системы (Коллоидные растворы) - размер частиц от до см. Это более стойкие дисперсные системы и при стоянии они не разрушаются. Частицы проходят через бумажный фильтр, но задерживаются полупроницаемой мембраной.

3)Истинные или молекулярные растворы - размер частиц менее см. Это однородные системы, поэтому они не относятся к дисперсным системам. Это стойкие системы. Частицы проходят через бумажный фильтр и полупроницаемую мембрану.

По агрегатному состоянию ДФ и ДС первым указывается состояние ДФ, а вторым - ДС. Система вида Г/Г не может быть дисперсной из-за взаимной растворимости всех газов.

Системы вида Т/Ж Грубодисперсные системы этого вида называются суспензиями, а мелкодисперсные системы - золями. Если между частицами золя образуются связи, то их подвижность резко ограничивается и образуется гель.

Системы вида Ж/Ж. Если в таких системах капельки ДФ сохраняют подвижность, системы называются эмульсиями, а если теряют таковую из-за образования связей – кремами.

По степени взаимодействия друг с другом частиц ДФ Свободно-дисперсные системы - взаимодействие друг с другом частицы ДФ является слабым. Поэтому подобные системы обладают текучестью (золи, эмульсии). Связно-дисперсные системы - частицы ДФ соединены связями. В итоге, они образуют пространственные структуры - решетки, сетки и т.д. - и текучесть такой системы очень невелика (пасты, гели, крема).

По характеру взаимодействия между ДФ и ДС. Лиофильные системы – в которых дисперсные частицы сильно взаимодействуют с растворителем. В случаях, когда растворителем является вода, их можно назвать гидрофильными системами. Лиофобные системы – в которых частицы слабо взаимодействуют с растворителем. Если растворителем является вода, системы называют гидрофобными, так как поверхность частиц слабо смачивается водой.

Способы образования коллоидных растворов Различают 2 группы методов получения коллоидных систем: Диспергирование - метод заключается в измельчении крупных грубодисперсных частиц: 1) механическим способом (шаровые мельницы, гомогенизаторы); 2) физико-химическим способом – метод пептизации, когда осадок вещества переводиться в коллоидное состояние добавлением небольшого количества электролита (пептизатора) или поверхностно-активных соединений - мыла, белков.

Конденсационный метод – направлен на увеличение размеров частиц путем агрегации молекул или ионов истинного раствора до более крупных коллоидных частиц.

Строение коллоидных растворов Коллоидный раствор состоит из мицелл. В мицелле различают три составных части: ядро, адсорбционный слой ионов и диффузионный слой ионов.

Двойной электрический слой Важнейшим фактором, обеспечивающим устойчивость дисперсных систем, является возникновение вокруг частиц ДФ двойного электрического слоя (ДЭС). Адсорбционный слой Диффузный слой Адсорбционный слой Диффузный слой Диффузный слой

Характер адсорбируемых ионов устанавливается правилом Панета-Фаянса. На поверхности твердого тела адсорбируются из раствора те ионы, которые: I. входят в состав твердого тела; II.находятся в растворе в избытке.

Реакция проходит при избытке KI. Нерастворимый – AgI (агрегат). По правилу Панета-Фаянса с поверхностью AgI будут связываться ионы I -, которые называются потенциалопределяющими (ПОИ). Агрегат и ПОИ образуют ядро. Вокруг заряженного ядра ориентируются противоионы(в данном случае это ионы K + )

{m[AgI] nI - (n-x)K + } x- xK + - мицелла; m[AgI] – агрегат; m[AgI] nI - - ядро; {m[AgI] nI - (n-x)K + } x- - гранула (коллоидная частица); nI - - ПОИ; (n-x)K + - противоионы; nI - (n-x)K + - адсорбционный слой; xK + - диффузный слой.

Методы очистки коллоидных растворов Существует 3 метода очистки коллоидных растворов: диализ, ультрафильтрация, ультрацентрифугирование. Диализ - заключается в удалении низкомолекулярных примесей путем их диффузии через полупроницаемую мембрану.

Принципы диализа используются в аппарате искусственная почка, где поток крови пропускают через искусственные полупроницаемые мембраны.

Ультрафильтрация. Проводят фильтрование коллоидного раствора через полупроницаемую мембрану при повышенном давлении. Ультрацентрифугирование – это разделение частиц в зависимости от размеров и массы под действием ускорения, которое создается центрифугами, способными давать до 100 тысяч оборотов в мин.

Физико-химические свойства дисперсных систем Молекулярно-кинетические свойства - это свойства, которые обусловлены тепловым движением частиц к ним относятся: броуновское движение; диффузия; седиментационно-диффузионное равновесие.

Броуновское движение Тепловое хаотическое движение дисперсных частичек. Это движение возникает вследствие ударов молекул ДС и частиц ДФ. Схема броуновского движения

Диффузия это процесс самопроизвольного выравнивания концентрации ДФ под влиянием теплового хаотического движения частичек системы.

Седиментация- это процесс оседания частиц ДФ под действием силы земного притяжения. Процессы диффузии и седиментации имеют противоположные направления в результате чего в дисперсной системе устанавливается седиментационно-диффузное равновесие.

Оптические свойства Для коллоидных систем характерно светорассеяние. По способности рассеивать свет можно определять концентрацию коллоидных частиц в растворе - метод нефелометрии.

При боковом освещении коллоидного раствора можно наблюдать светящейся конус (конус Тиндаля).

Электрокинетические явления Электрокинетическим явлениям относятся электрофорез и электроосмос. Движение заряженных коллоидных частиц, к противоположно заряженному электроду называется электрофорезом.

Перемещение ДС относительно неподвижной ДФ к электроду, происходящее под влиянием внешней разности потенциалов, называют электроосмосом.

Устойчивость и коагуляция коллоидных систем. Различают кинетическую и агрегативную устойчивость коллоидных растворов. Кинетическая устойчивость - это способность дисперсной системы находиться во взвешенном состоянии и не осаждаться.

Агрегативная устойчивость - это способность дисперсной системы сохранять неизменными размеры частиц. Потеря агрегативной стойкости обусловлено слипанием частиц выпадение осадка твердой фазы. Большинство коллоидных растворов кинетически и агрегативно неустойчивы.

Коагуляцией называют слипание частичек дисперсной фазы. Коагуляция может происходить вследствие старения системы, изменения температуры, механического действия, действием электромагнитного поля и в под действием электролитов.

Правила коагуляции (правило Шульц-Гарде) 1. Коагулирующее действие имеет лишь тот ион электролита, заряд которого противоположный заряду коллоидной частицы; 2. Коагулирующия способность иона тем больше, чем больше его заряд.

Концентрация при достижении которой с заметной скоростью начинается коагуляция называется порогом коагуляции. Порог коагуляции выражают в ммоль/л: С пор.= С эл V эл / V золя

Стабилизация (защита) коллоидных растворов достигается добавлением небольшого количества высокомолекулярных веществ (белков, полисахаридов), которые адсорбируются на поверхности частиц и предупреждают их слипание.

В организме существуют процессы, которые напоминают процессы коагуляции колодных растворов. Например, переход крови из жидкого состояния в твердое носит название коагуляции (свертывания) крови.

Все биологические жидкости (слюна, кровь лимфа и др.) являются коллоидными растворами, присутствующие в них малорастворимые вещества могут поддерживаться во взвешенном состоянии только благодаря стабилизации. Нарушение стойкости коллоидов желчи и мочи ведет к образованию камней, снижение стойкости коллоидных систем крови ведет к отложению холестерина и липидов в сосудах.

Спасибо за внимание!