Классификация дисперсных систем

Вследствие многообразия и сложности дисперсных систем их классифицируют по различным признакам.

В зависимости от размера частиц (дисперсности) различают грубодисперсные системы − l > 10^–6 м (>1 мкм), например суспензии, эмульсии, пены, и высокодисперсные (коллоидные растворы или золи) − l = 10^–9…10^–7 м (1…100 нм). Монодисперсные системы состоят из частиц одинакового размера, полидисперсные – из частиц разного размера.

Пористые тела характеризуют пористостью − понятием, аналогичным дисперсности.

По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды системы можно разделит на восемь видов:

Дисперсионная среда	Дисперсная фаза	Обозначение	Название	Примеры
Жидкая	Твердая		Суспензия; золь	Взвеси, пасты
Жидкая		Эмульсия	Молоко, нефть
Газообразная		Газовая эмульсия; пена	Газированные жидкости, моющие средства
Газообразная	Твердая		Аэрозоли	Пыль, дым, порошки
Жидкая		Аэрозоли	Туман, облака
Твердая	Твердая		Твердые гетерогенные системы	Минералы, сталь, бетон
Жидкая		Гель; пористые тела; капилляры	Влажный грунт
Газообразная		Гель; пористые тела; капилляры	Силикагель, активированный уголь

По структуре дисперсные системы разделяют на свободно- и связнодисперсные. В свободнодисперсных системах дисперсная фаза свободно перемещается в дисперсионной среде. Примером таких систем являются золи. Золь – высокодисперсная система, в которой частицы дисперсной фазы не связаны между собою и участвуют в броуновском движении. Если дисперсионная среда – жидкость, то это лиозоли (гидрозоли), если газ − аэрозоли.

В связнодисперсных системах частицы дисперсной фазы образуют пространственную структуру, вследствие чего они не могут свободно перемещаться в дисперсионной среде. Примером таких систем являются гели. Гель – дисперсная система, обладающая трехмерной пространственной структурой, образуемой частицами дисперсной фазы за счет химических связей между ними. Вследствие этого дисперсная система приобретает механические свойства твердых тел: отсутствие текучести (способность сохранять форму), прочность и способность к деформации (пластичность и упругость) и др. При изменении внешних условий (температура, концентрация, дополнительные вещества и т.д.) возможен обратимый или необратимый переход золя в гель и обратно (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Свободнодисперсные и связнодисперсные системы

Удалением из лиогелей (дисперсионная среда жидкость) жидкой дисперсионной среды можно получить тонкопористые тела, в которых дисперсная фаза превращается в прочные пористые структуры, например силикагель и алюмогель.

Связнодисперсными являются также системы с твердой дисперсионной средой, в частности пористо-капиллярные системы (адсорбенты, твердые катализаторы).

П р и м е ч а н и е. Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) при определенных условиях теряют текучесть и превращаются в гель. В этом случае трехмерные пространственные структуры образуют макромолекулы ВМС, гель представляет собою гомогенную систему. Такие системы называются эластичными гелями или студнями (желе).

В зависимости от величины межмолекулярного взаимодействия между дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой различают лиофобные и лиофильные системы. В лиофобных системах это взаимодействие слабое. Такие системы неустойчивы, частицы дисперсной фазы проявляют склонность к слипанию. В лиофильных системах имеет место сильное межмолекулярное взаимодействие, приводящее к образованию вокруг частиц дисперсной фазы оболочек из молекул дисперсионной среды, что повышает устойчивость системы. Если дисперсионной средой является вода, то системы разделяют на гидрофильные и гидрофобные.

Понятия «гидрофильные» и «гидрофобные» относятся также к поверхностям, молекулам и их функциональным группам