Биогенные элементы. Разделы физической химии. Гончаров В.И - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СтГМУ | Ставрополь

Составители: 

Рубрика: 

75
Коллоидно-дисперсные системы и относят к коллоидам (или коллоид-
ным растворам, если дисперсная среда – жидкость).
Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию:
Дисперсионная фаза
Дисперсионная
среда
Газ Жидкость Твердое тело
Газ — Туман Дым, пыль
Жидкость Пена Эмульсия, крем Суспензия, кол-
лоидный раствор
Твердое тело Аэрозоль Жидкие включе-
ния в твердом
теле – адсорбен-
ты, почвы
Твердый золь –
минералы, спла-
вы
По интенсивности молекулярного взаимодействия фаз различают лио-
фильные, в частности, гидрофильные и лиофобные коллоидные системы. В
лиофильных системах молекулярное взаимодействие между фазами велико,
а поэтому поверхностное натяжение на границе раздела между ними мало.
Такие системы образуются самопроизвольно (процесс экзэргонический, G
< 0) и имеют предельно высокую дисперсность. Лиофильные системы тер-
модинамически устойчивы
и поэтому не разрушаются во времени при со-
хранении условий их возникновения.
В лиофобных системах взаимодействие между молекулами различных
фаз незначительно; межфазное поверхностное натяжение велико, вследст-
вие чего система имеет тенденцию к самопроизвольному укрупнению час-
тиц дисперсной фазы. Вследствие избытка свободной поверхностной энер-
гии G
s
они термодинамически неустойчивы, т.е. имеют тенденцию к распа-
ду и образуются за счет энергии извне. Агрегативная устойчивость лиофоб-
ных коллоидных растворов носит временный характер.
Если в качестве дисперсионной среды выступает вода, то, соответствен-
но, используются термины “гидрофильные и гидрофобные дисперсные сис-
темы”. Примером гидрофильных (лиофильных) дисперсных систем являют-
ся
мицеллярные растворы ПАВ и растворы ВМС – белков, полисахаридов,
нуклеиновых кислот. В большинстве же своем дисперсные системы явля-
ются гидрофобными (лиофобными), например, золи металлов в воде, в ча-
стности, золь иодида серебра, получаемый в реакции нитрата серебра с ио-
дидом калия при избытке одного из реагентов.
Дисперсные системы – коллоидные растворы, еще различают
и потому,
в какой мере взаимодействуют друг с другом частицы дисперсной фазы:
В свободно-дисперсных системах такое взаимодействие, если и имеет
место, то является слабым. Поэтому такие системы обладают текучестью –
это золи, эмульсии, аэрозоли.
76
В связано-дисперсных системах частицы дисперсной фазы соединены
теми или иными связями, поэтому они образуют пространственные струк-
туры – решетки, сетки и текучесть системы очень невелика – это гели, кре-
мы, волокнистые и пористые капиллярные системы.
2.3. Существует два пути получения коллоидных систем. Первый – дис-
пергирование, измельчение одной из фаз, что сопровождается увеличением
числа частиц и их удельной поверхности. Второй – конденсирование (агре-
гация), объединение молекул и затем частиц в более крупные частицы (в
предельном случае – до полного разделения фаз).
< 10
-9
м 10
-7
– 10
-9
м > 10
-7
м
Молекуля рно-
ионные истинные
растворы
Коллоидный
раствор
Грубодисперсная
система
конденси-
рование
дисперги-
рование
Диспергирование можно проводить различными способами:
1. Механическое дробление в шаровых и коллоидных мельницах, в ко-
торых диспергируемый материал вместе с дисперсионной средой и стабили-
затором дробится и истирается до размера частиц коллоидной системы.
2. Электрическое распыление в вольтовой дуге. Для этого два электро-
да из металла, золь которого хотят получить, погружают
в охлаждаемую
жидкость, в которую добавлен электролит стабилизатор, и пропускают
электрический ток. Сближают электроды для получения электрического
разряда, металл при этом испаряется и конденсируется в жидкость, образуя
золь. Так получают золи золота, серебра, платины и других металлов.
3. Действием ультразвука. Ультразвук – это высокочастотные механи-
ческие колебания, которые получают с помощью специальных
генераторов.
Разрывающие усилия возникают как, вследствие чередующихся локальных
сжатий и расширений в системе, так и вследствие кавитаций – образования
и лопания пузырьков при локальных растяжениях жидкости. При этом раз-
виваются локальные избыточные давления (порядка тысяч атмосфер) за ни-
чтожно малые промежутки времени, которые приводят к разрыву не только
жидкостей, но и
твердых тел. Так получают золи серы, гипса, графита,
гидроксидов металлов.
4. Методом пептизации – это дробление свежеприготовленных рыхлых
осадков на отдельные коллоидные частицы при добавлении небольшого ко-
личества электролита – пептизатора. При этом степень дисперсности не из-
меняется, т.к. частицы рыхлого осадка уже имеют коллоидные размеры.
Различают адсорбционную и химическую пептизацию. Адсорбционная
пептизация – электролит пептизатор адсорбируется на поверхности частиц
осадка, сообщает им заряд, и тем самым способствует переходу их во взве-
шенное состояние. Так образуется золь гидроксида железа (III) при добав-

Страницы