Diszpergáló rendszerek osztályozása - stadopedia
A rendszer széttöredezettségének (diszperziójának) mértéke a következő osztályokra oszlik: keményen diszpergált, a részecskeméret, amelyben több mint 10-5 m; finoman diszpergált (mikroheterogén) 10-5-10-7 m szemcsemérettel; kolloid diszpergált (ultramikro-heterogén) 10-7 és 10-9 m közötti méretű részecskékkel. Ha a diszpécserendszer két fő összetevőjére összpontosítunk, az egyiket a diszperziós közeg szerepének kell tulajdonítani, a másik pedig a diszpergált fázis szerepét. Ebben az esetben az összes diszpergált rendszert a fázisok összesített állapotai szerint lehet osztályozni.
Ezt az osztályozást az Ostwald javasolta, és széles körben használják fel a mai napig. A besorolás hátránya abban nyilvánul meg, hogy a szilárd vagy folyékony diszperz fázisból előállított diszpergált rendszereket nem lehet osztályba sorolni, ha a részecskeméret több nanométer. Az ilyen osztályozásra példa a táblázat. 1.
Akadémikus P.A. A Rebinder a diszpergált rendszerek tökéletes osztályozását javasolta az aggregált fázisállapotok számára. Az összes diszpergált rendszert két osztályba osztotta: szabad diszpergáló rendszereket és szilárd (vagy koherensen diszpergált) rendszereket (2. és 3. táblázat). Szabad diszperziós rendszerekben a diszpergált fázis nem alkot szilárd szilárd struktúrákat (hálók, rácsok vagy csontvázak). Ezeket a rendszereket nulláknak hívják. A folyamatos (koherensen diszpergált) rendszerekben a diszpergált fázis részecskéi merev térbeli struktúrákat (hálószemeket, kereteket, rácsokat) alkotnak. Az ilyen rendszerek a nyírási mozgást illetően eltérítenek. Ezeket libáknak hívják.
A Rebedder osztályozás diszperziós rendszerét olyan frakció jelöli, amelyben a diszpergált fázist a számlálóba helyezzük, és a diszperziós közeg nevezőn van. Például: T1 / M2. Az 1. index a diszpergált fázist jelöli, a 2. index pedig a diszperziós közeg.
A kolloid kémia a finomszemcsés és durva diszpergált rendszerek tulajdonságait vizsgálja; mind a szabad és a csatlakoztatott rendszerek.
Egy ilyen tudomány számos különböző, különböző fázisok, valamint a részecskeméret és a fázisok összesített állapota különbözőségének egy olyan tudományágba való beépítésén alapul, hogy mindegyiknek közös tulajdonságai vannak - a heterogenitás és az alapvető termodinamikai instabilitás. A kolloidkémia központi helyét ultra-mikroheterogén rendszerek foglalják el, szabad részecskékkel. Ezek az úgynevezett kolloid rendszerek.
Diszpergáló rendszerek osztályozása a fázisok összesített állapotával.
Ez a besorolás a fázis-diszperziós rendszer összesített állapotán alapul.
Az aggregatív stabilitás fogalmát, amelyet először az N.P. Sands, azt jelenti, hogy nincs aggregáció, azaz A kolloid rendszer diszperziójának fokozása a tárolás során. A kinetikus stabilitás meghatározásához meg kell vizsgálni a diszpergált részecskék gravitációs vagy centrifugális térben történő izolálására vonatkozó feltételeket. Az ilyen szétválasztás sebessége a Brownian részecske-mozgás intenzitásától függ, azaz a rendszer diszperziójának mértéke és a diszperziós közeg és a diszpergált fázis sűrűsége közötti különbség, valamint a közeg viszkozitása.
1. Folyékony fázisú interfésszel rendelkező rendszerek
2. Rendszerek szilárd fáziselkülönítési felülettel
G1 / T2 - porózus testek, természetes szálak, habszivacs, szivacs, szén 1 / T2 - nedvesség a granitT1 / T2 - interpoláló polimer hálózatokban
Ha meg akarják határozni a rendszer összesítő stabilitását, akkor vizsgáljuk meg a rendszer diszperziójának állandóságát (vagy éppen ellenkezőleg inkonzisztenciáját). Az egyik drámai és jellegzetes otlichiykolloidnoy sistemykak származó istinnogorastvora és durva rendszerek az, hogy a diszperziós fok nagyon instabil, és a mérete változhat attól függően, hogy a különböző okok miatt.
Ez a besorolás a fázis interfész összesített állapotán alapul.
A fentiek alapján meg lehet határozni a kolloid rendszereket.
A kolloid rendszereket két vagy többfázisú rendszereknek nevezik, amelyekben az egyik fázis különálló kis részecskék formájában van elosztva egy másik fázisban. Az ilyen ultramikroheterogén rendszerek határozott (kolloid) diszperzióval képesek intenzív Brownian mozgásra, és nagy kinetikai stabilitást mutatnak.
Miután egy nagy felületű fázisszétválás, és ennek következtében, óriási feleslegben svobodnoypoverhnostnoy energia, ezek a rendszerek alapvetően termodinamikailag instabilak, ami aggregációt a részecskék, azaz aggregatív stabilitás hiányában. Azonban ezek a tulajdonságok nem kímélik az összes olyan tulajdonságot, amely a többi rendszertől eltér. Például első pillantásra úgy tűnik, érthetetlen, hogy miért a kolloid részecskék, így élénk mozgás, és összeütközött egymással, nem mindig tömörülhet nagyobb aggregátumok és nem csapódik ahogy azt várják alapján a második zakonatermodinamiki, mert ez csökkenti lenne egy közös felülete, és vele együtt szabad energia.
Kiderült, hogy sok esetben az ilyen rendszerek stabilitása összefügg a stabilizáló réteg jelenlétével a kolloid részecskék felületén. Így a szükséges feltétele létrehozására ustoychivyhkolloidnyh sistemyavlyaetsya jelenléte a harmadik komponens -stabilizatora.Stabilizatoramikolloidnyh sistemmogut bytelektrolityili néhány drugieveschestva elektrolit nélkül jellegű naprimervysokomolekulyarnye vegyületet (BMC), vagy felületaktív anyagok aktivnyeveschestva (felületaktív anyagok). Az elektrolitok és a nemelektrolitok stabilizálásának mechanizmusa jelentősen eltér.
A kolloid rendszerek elektrolit stabilitásának hatása összetett. Néhány esetben az elhanyagolható kiegészítések olyan elektrolitok, amelyek képesek a rendszer stabilitását megsérteni. Más esetekben - az elektrolit bevezetése fokozza a stabilitást.
Az ilyen stabilizátorok, mint felületaktív anyagok adszorpciós rétegeinek kialakulása különösen fontos a kétdimenziós szerkezetek jelenlétében, amelyek megnövekedett szerkezeti és mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek. Sok esetben a stabilizáció akkor érhető el, ha a monoréteg a kolloid részecskék felületének csak 40-60% -át fedezi, amikor a védőréteg szakaszos formában van. A maximális stabilitást természetesen akkor érik el, amikor teljesen telített molekuláris réteg képződik. Az adszorpciós rétegek szerkezeti és mechanikai tulajdonságai nagymértékben meghatározzák a kolloid rendszerek viselkedését. Ezeket a rétegeket kis mennyiségű oldott anyag képezheti vagy módosíthatja, így számos kolloid rendszer tulajdonságait ellenőrizni lehet, amelyet széles körben alkalmaznak különböző gyakorlati alkalmazásokban.
A kolloid rendszereket a részecskékből álló dispergirovannogoveschestva képes szabadon elmozdulni egy folyékony diszperziós közegben, együtt adszorbeáljuk a poverhnostimolekulamiiliionamitretego komponens (stabilizátor) hivatkozunk liozolyami, és a részecskék a bonyolult szerkezetű -mitsellami.
A kolloid részecskék diszperziós közeggel való kölcsönhatásának jellege alapján a lizozolok liofil és liofilizálhatók. Ez a klasszifikáció először a német kolloid tudós Freundlich által javasolt. Az összes rendszert két osztályba osztotta: liofil és liofilizált. A Freundlich által kifejlesztett elképzeléseknek megfelelően liofil frakciókat neveznek, amelyek diszperz fázisának részecskéi nem kapcsolódnak a diszperziós közeghez, nem oldódnak fel, és nem oldódnak fel benne. A liofilek olyan rendszerek, amelyek diszpergált fázisú részecskéi intenzíven kölcsönhatásba lépnek a diszperziós közeggel.
A liofil rendszerek otnosyatsyazolidragotsennyhmetallov, zolimetalloidov (kén, szelén, tellúr) dispersiipolimerovvvode (például polisztirol, ftorolona) zolisulfidovmyshyaka, antimon, kadmium, higany, vas zoligidroksidov, stb alyuminiyai Ezeket a rendszereket úgynevezett kinetikus stabilitás és aggregatív instabilitás jellemzi, és stabilizálódást igényel. Freundlichnoe otnesavstory liofilek kolloid rendszerekhez, amelyeket természetes vagy szintetikus IUD-ok hozzáadásával állítanak elő. Ezek a különböző fehérjék, keményítők, pektinek, gumik, különböző gyanták cellulóz-éterei, természetes és szintetikus megoldások.
Így a BMC oldatokat korábban liofilek kolloid rendszereknek tekintették. Kétfázisú diszpergált rendszernek tekintették, így a Freundlich osztályozásának lényegét a diszpergált fázis és a diszperziós közeg közötti molekuláris kölcsönhatásokra redukálták. Ezen az alapon végezték el a liofil és liofób rendszerek felosztását. A liofil rendszereket két vagy többfázisúnak tekintették, termodinamikailag instabilak, a Gibbs-fázisszabályhoz engedetlenek. De ez az ötlet kiderült, hogy rossz. Valójában most megbízhatóan megállapítást nyert, hogy az IUD megoldásai valódi megoldások, azaz egyfázisú rendszerek homogén, termodinamikailag stabil és a Gibbs fázis szabályának betartásával. Úgy vélték, hogy a reverzibilitás a liofil kolloid rendszerek egyik jellemző tulajdonsága, de ez nem így van, mert a VMS eredményei nem diszpergált rendszerek.
E tekintetben VA akadémikus. Kargin már 1948-ban felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy a Freundlich besorolása teljesen hamis és még ennél is inkább káros.
Annak érdekében, hogy ne változtassuk meg e fogalmak jelentését, P.A. Rehbinder javaslatot tett a liofil és liofil kolloid rendszerek fogalmának megfogalmazására. Diszpergált több- vagy kétfázisú rendszerek, két osztályra osztva, a specifikus határfelület (felületi feszültség) értéke alapján.
A liofilizált rendszerekhez diszpergált rendszerek elegendően nagy határfelületi feszültséggel (s12) nagyobbak, mint egy bizonyos határérték sm:
Ezeket a rendszereket nagy kiterjedésű, szabad energia jellemzi, így az interfész élesen szól: a rendszer aggregatív módon instabil, és stabilizátor bevezetését követeli meg. Az ilyen rendszerek diszperziója önkényes.
A liofil rendszerek olyan kétfázisú kolloid rendszerek, amelyeknek alacsony, bár pozitív határfelületi szabad energiája a határértéknél kisebb vagy egyenlő,
Ezek nagyon alacsony határfelületi energiájú rendszerek, termodinamikailag stabilak és spontán módon alakulnak ki. A diszperzió meglehetősen határozott és a kolloid régióban van.
Az a tény, hogy a diszpergált rendszert a szabad felületi energia nagysága szerint osztályozzák, azt jelzi, hogy a kolloidális jelenségek szorosan kapcsolódnak a fázis interfész tulajdonságaihoz.
A liofil rendszerek közé tartozik:
1) az úgynevezett kritikus emulziók, amelyek a felületi feszültség csökkenése következtében keletkeznek, amikor a hőmérsékletet a hőmérséklet-határtalan keveréshez közeli hőmérsékletre melegítjük, vagy nagyon nagy mennyiségű felületaktív anyag hozzáadásával;
2) a vízi környezetben kialakuló asszociatív kolloid rendszereket a prímfajták, egyes festékek és cserzőanyagok, valamint bizonyos felületaktív anyagok nemvizes közegében lévő anyagok. Az ilyen anyagok a híg oldatokban molekuláris állapotban vannak, ahogy a koncentráció növekszik, az aggregáció kolloid méretű részecskék képződésével folytatódik. Az anyag koncentrációja, amelyben a valódi oldatból a kolloidra történő átmenet történik, általában a micellák képződésének (CMC) kritikus koncentrációjának nevezik.
A diszaggregált rendszerek osztályozása a diszpergált fázis egyedi felületén végezhető el.
Azokban a folyamatokban, amelyekben két egymással összefüggő fázis vesz részt, nagy jelentőséggel bírnak az interfész vagy a határréteg tulajdonságai, amelyek egymástól elválasztják egymástól az egyik fázist. Ha egy monolitikus fázist vesszük figyelembe, akkor a felszíni réteget képező molekulák száma elhanyagolható a molekulaszerkezet nagyszámához viszonyítva. Feltételezzük, hogy a rendszer energia tartalma arányos a test térfogatában lévő tömeggel.
A szilárd anyag szétesése a felszíni rétegben lévő molekulák számában növekszik, és maximális értéket ér el a kolloid diszpergáló rendszerekben. Ezért a diszpergált rendszerekben előforduló folyamatok a felületi rétegek tulajdonságainak tulajdoníthatók. A hab, az emulziók, a ködök, a flotációs folyamatok, a nedvesítés és diszpergálás, a szorpciós technológia és még sok más kialakulása a diszpergált rendszerekben lévő interfázis felületek tulajdonságain alapul.
A fajlagos felület a test felületének aránya a térfogatához vagy tömegéhez viszonyítva:
Aud = A / V vagy Aud = A / Vr. (3)
ahol Au, A a specifikus és a teljes felület; r az anyag sűrűsége, és V a test térfogata.
A köbös részecskékhez
Aud = 6a2 / a3r = 6 / ar (m2 / kg). (4)
Gömb alakú részecskékhez
Ha kockáztatunk, akkor három oldalt 10 részre osztunk, és három irányba rajzolunk síkokat, majd kisebb kockákat kapunk. Ez a folyamat a diszpergálási folyamat szimulációjának tekinthető. A diszpergálási folyamat során a fajlagos felület változása a táblázatban látható. 4.
A diszperzió specifikus felületének függése
A kocka oldalának hossza a, cm