Колоїдні системи

Колоїдні системи представляють собою дисперсії, у яких поверхневі властивості речовини, що відрізняються від властивостей в об’ємі, відіграють значну роль.

Дисперсні системи - це такі системи, у яких одна речовина розподілена у середовищі іншої у вигляді дуже дрібних часток.

У зазначеному діапазоні розмірів колоїдні частки полідисперсні, тобто істотно розрізняються. Монодисперсні, можна отримати лише штучно, користуючись спеціальними технологіями. У цілому згідно розмірів часток колоїдні та мікрогетерогенні системи займають проміжне положення між молекулярно-дисперсними системами (розчинами) і системами з більш крупними (грубодисперсними) частками.

Колоїдні системи досить різноманітні, відрізняються за складом дисперсної фази і дисперсійного середовища, розміром, властивостями, що ускладнює їх єдину класифікацію. Найбільш визнаною є класифікація колоїдних систем у залежності від агрегатного стану дисперсної фази і дисперсійного середовища, розроблена В.О. Оствальдом. Вона полягає у тому, що кожна з фаз колоїдної системи може існувати у будь-якому з трьох агрегатних станів (твердому, рідкому або газоподібному), тобто теоретично можливі дев'ять комбінацій дисперсної фази і дисперсійного середовища. Практично їх вісім, система газ у газі є гомогенною і у ній відсутня межа поділу. У науці і техніці кожна з можливих комбінацій дисперсної фази і дисперсійного середовища отримала свою назву (табл. 1.1).

Таблиця 1.1 - Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища ___________________________________________________

У колоїдної хімії всі системи, що відповідають колоїдному ступеню дисперсності, називають золями. Золі з газовим дисперсійним середовищем відомі як аерозолі (системи Р-Г і Т-Р), а з рідким - як ліозолі або гідрозолі, якщо дисперсійне середовище представлене водою.

1. Седиментація полягає у тому, що частки дисперсної фази, відрізняючись згідно густини від дисперсійного середовища, виділяються з неї за рахунок осідання або спливання.

2. Коагуляція полягає в укрупненні (агрегації) часток дисперсної фази у результаті їх злипання або злиття.

З процесами седиментації та коагуляції тісно пов'язані поняття кінетичної і агрегативної стійкості колоїдних систем.

Кінетична стійкість обумовлена тим, що у колоїдній системі седиментації протистоїть тепловий (броунівський) рух часток дисперсної фази. Завдяки якому частки зберігаються у зваженому стані навіть при значному розходженні густини дисперсійного середовища і дисперсної фази.

Агрегативна стійкість полягає у здатності колоїдної системи зберігати свою дисперсність. Агрегативна стійкість (щодо коагуляції) зумовлена наявністю у часток дисперсної фази електричних зарядів одного знака і сольватної (гідратної) оболонки.

Швидкість коагуляції залежить від ряду фізичних факторів: старіння системи, концентрації дисперсної фази, температури, механічного впливу, світла та ін. Основними силами, які утримують частки у коагуляційній структурі, є сили Ван-дер-Ваальса.

Колоїдні частки, відрізняючись максимально розвиненою поверхнею і разом з тим максимальним енергетичних пересиченням, є найбільш активними каталізаторами (колоїдна платина, паладій, іридій, осмій, порошки заліза). Колоїдні каталізатори згідно активності у багато разів перевищують гетерогенні каталізатори і активні вже при кімнатній температурі (колоїдна платина, осмій, паладій та інші благородні метали VIII групи).

1.1.4