Классификация дисперсных систем по степени дисперсности

Классификация дисперсных систем

Рассмотрим основные понятия. Вещество, находящееся в состоянии сильного измельчения (высокой степени дисперсности), называется дисперсной фазой. Среда, в которой размещено раздробленное вещество, называется дисперсионной средой. Имеется несколько способов классификации дисперсных систем.

2.1. Классификация по степени дисперсности

Системы, в которых дисперсная фаза имеет частицы с размером r 10–5 cм, называются грубыми дисперсиями. Если 10–7 ≤ r ≤ 10–5 см, система называется коллоидным раствором, или коллоидной дисперсией. При r 10–7 см имеем молекулярную дисперсию или истинный раствор. Понятие «коллоид» было введено английским ученым Томасом Грэмом в 1861 г. Он изучал поведение растворов клея в воде и обнаружил, что через пергамент молекулы воды проходят, а молекулы клея — нет. Пергамент оказался избирательно проницаемой или полупроницаемой перегородкой. Разделение молекул называется диализом.

Клей по‑гречески καλα, отсюда и название — коллоиды. Грэм предложил использовать величину скорости диффузии молекул через пергаментную перегородку в качестве критерия деления всех веществ на кристаллоиды и коллоиды. Он считал, что если вещества быстро диффундируют и способны кристаллизироваться — это кристаллоиды. Если они не диффундируют и не кристаллизуются — это коллоиды. Последний термин широко используется в современной науке, в то время как понятие «кристаллоиды» имеет ограниченное применение.

Введенные выше понятия достаточно условны, так как многие молекулы полимеров состоят из миллионов атомов и имеют размер r >> 10–5 см. По химической природе их надо относить к истинным растворам, но по размерам частиц они включаются в коллоиды. Тем не менее, в целом рассмотренная классификация при анализе силикатных технологий оказывается приемлемой.

2.2. Классификация по агрегатному состоянию

Дисперсные системы весьма разнообразны. Обычно это свободно распределенные или сгруппированные изомерные частицы одной фазы в объеме другой фазы. Неизменным является наличие видимой границы раздела между ними. К дисперсным относят также системы, в которых диспергированное вещество представлено локальными двухмерными пленками (пластинками) или одномерными волокнами (кристаллами) достаточно малой толщины.

Газовой эмульсией обычно называют дисперсную систему из газа и жидкости, в которой концентрация газовых частиц невелика. Пена — высокодисперсная система из газа и жидкости, содержание газа примерно 90 %. Пена имеет ячеистую структуру (рис. 2.1). Все дисперсные системы термодинамически неустойчивы, так как имеют высокоразвитую поверхность. Как следствие, такие системы характеризуются высокими значениями свободных поверхностных энергий Гиббса Gω и Гельмгольца Fω .

Рис. 2.1. Примеры газовых эмульсий

В силикатной промышленности встречаются почти все перечисленные выше дисперсные системы. Твердое в жидком — это кристаллические включения в силикатных расплавах. Эмульсии образуются после фазового разделения (ликвации) силикатного расплава. Если дисперсная система содержит одновременно и жидкие, и твердые частицы, то происходит их самопроизвольное объединение, или соединение.

Рис. 2.2. Соединение жидких и твердых частиц

Продукты горения различных топлив представляют собой дисперсию «твердое в газе». Дымовые газы причиняют очень большой вред, загрязняя воздух. Твердые частицы в воздухе постепенно оседают, покрывая землю. Они содержат такие агрессивные элементы, как сера S, фосфор P, мышьяк As, и засоряют регенераторы печей.

Туманы — спекают огнеупорные кирпичи тепловых агрегатов, при ремонте огнеупорной кладки кирпичи ломаются.

Многие из высокодисперсных систем укрупняются настолько медленно, что этот процесс не удается обнаружить. Так, суспензия из частиц золота в воде, приготовленная более двух веков назад Фарадеем, хранится в Англии в королевском музее и практически не имеет осадка. Причина устойчивости кроется в кинетических факторах — броуновское движение расталкивает мельчайшие частицы и не дает им соединяться. Кроме того, существуют двойные электрические слои, также стабилизирующие суспензию. Если не касаться электрических свойств, то многие закономерности поведения дисперсных систем можно объяснить поверхностными свойствами фаз и их зависимостями от различных факторов.

 

А Вам помог наш сайт? Мы будем рады если Вы оставите несколько хороших слов о нас.
Категории
Рекомендации
Можно выбрать
Интересное
А знаете ли вы, что нажав сочетание клавиш Ctrl+F - можно воспользоваться поиском по сайту?
X
Copyrights © 2015: FARMF.RU - тесты, лекции, обзоры
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru

Пожалуйста поддержите наш сайт.

Скроее всего Вы знаете, что Google приостановил монетизацию сайтов в РФ. Для поддержки нашего сайта пожалуйста используйте VPN соединение из любой страны кроме РФ. Нам важна Ваша помощь для продолжения публикации новых лекций и статей.