Особенности коллоидных систем

По своему внешнему виду коллоидные системы ничем не отли­чаются от истинных растворов, но обладают рядом характерных свойств, не присущих последним.

Эти свойства определяются:

размером частиц;

структурой частиц;

наличием поверхности раздела и рядом других факторов.

Коллоидным системам присущи следующие особенности:

1) зависящие от размера частиц.

Эффект Тиндаля заключается в том, что путь светового луча, проходящего через коллоидную систему (или взвесь), ста­новится видимым, если луч рассматривать под углом 90^о к нап­равлению луча. Это явление объясняется рассеянием световых волн на границе частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Явление опалесценции заключается в том, что неокрашен­ные коллоидные системы кажутся голубоватыми в отраженном и желтоватыми в проходящем свете. По закону Рэлея

I_p ~ λ ^–4,

где I_р - интенсивность рассеяния света с длиной волны λ.

Поэ­тому синие лучи как более короткие сильнее рассеиваются части­цами. Вследствие этого в отраженном свете мы видим рассеиваю­щуюся часть спектра (голубая окраска), а в проходящем - ту часть спектра, которая уже не содержит коротких световых волн (желтовато-розовая окраска).

Явление светорассеяния широко используется в важнейших методах изучения коллоидных систем: ультрамикроскопии и нефе­лометрии.

Неспособность коллоидных частиц к прохождению через полупроницаемую мембрану (т.е. мембрану с диаметром пор, меньшим чем коллоидные частицы) отличает коллоидные системы от истинных растворов;

2) зависящие от структуры коллоидных частиц.

Электрофорез - явление перемещения коллоидных частиц к различным электродам под действием постоянного электрического поля вследствие наличия у коллоидных частиц заряда того или иного знака;

3) связанные с наличием поверхности раздела.

Адсорбция, уже знакомое нам явление, которое в коллоидных системах очень широко распространено, так как коллоидные
системы - это системы с развитыми поверхностями раздела фаз.

2.1.4. Устойчивость коллоидных систем. Лиофильные и лиофобные коллоидные системы

Коллоидные частицы настолько малы, что испытывают ин­тенсивное броуновское движение. Находясь в беспрерывном и беспорядочном движении, частицы могут сталкиваться и соеди­няться друг с другом либо путем слияния (коалесценции), либо объединяясь в более или менее рыхлые агрегаты (коагуляция), а это должно привести к быстрому разрушению системы. Чтобы кол­лоидная система была устойчивой, должны существовать факторы, препятствующие объединению частиц.

Для коллоидных систем существенны два вида устойчивости: кинетическая и агрегативная.

Кинетическая устойчивость - это устойчивость к действию силы тяжести. Она заключается в том, что хаотическое броу­новское движение сравнительно маленьких частиц дисперсной фазы в коллоидной системе компенсирует действие гравитационных сил (при сохранении в системе условий, препятствующих объединению, а значит, и укрупнению частиц дисперсной фазы).

Коллоидные системы вследствие малого размера их частиц кинетически устойчивы (в отличие от взвесей) и могут длитель­ное время сохраняться без каких-либо признаков разрушения.

Агрегативная устойчивость - это устойчивость к слипанию частиц дисперсной фазы друг с другом.

В зависимости от факторов, обеспечивающих агрегативную устойчивость коллоидных систем, последние делятся на два типа:

1) лиофильные (т.е. любящие растворитель) коллоидные системы, частицы которых хорошо смачиваются (сольватируются дисперсионной средой или растворителем). Наиболее типичными представителями лиофильных систем являются системы, содержащие высокомолекулярные вещества (растворы белков, полимеров), дисперсии мицеллообразующих поверхностно-активных веществ и другие;

2) лиофобные (т.е. не любящие растворитель) коллоидные
системы, частицы которых при взаимодействии с дисперсионной
средой практически не сольватируются.

Устойчивость лиофильных коллоидных систем определяется наличием большой сольватной (или гидратной, если дисперсионная среда - вода) оболочки вокруг частицы.

В лиофильных коллоидных системах поверхностное натяжение на границе раздела фаз мало (σ ₁₂ = 0,1 0,01 Дж/м²), значит, мала и избыточная энергия, определяемая по формуле

∆G = σ ₁₂∙ ,

где σ ₁₂ – поверхностное натяжение на границе раздела фаз;

- площадь поверхности раздела фаз.

Лиофильные коллоидные системы образуются самопроизвольно,
являются термодинамически устойчивыми системами и для их получения достаточно двух компонентов: веществ дисперсной фазы и
дисперсионной среды.

Как уже отмечалось, растворы высокомолекулярных веществ являются истинными. Молекулы высокомолекулярных веществ в сот­ни тысяч раз крупнее обычных и имеют тот же размер, что и кол­лоидные частицы. Поэтому лиофильные системы, обладая многими свойствами коллоидных систем, в то же время имеют характерные признаки истинныхрастворов. К таким признакам относится спо­собность к самопроизвольному растворению и устойчивость обра­зовавшихся растворов при отсутствии стабилизатора.

Лиофобные коллоидные системы вследствие их большой удель­ной поверхности и большого значения σ₁₂ являются системами термодинамически неустойчивыми, т.е. принципиально агрегативно-неустойчивыми.

Для получения устойчивой лиофобной системы (лиофобного золя) двух компонентов мало. Устойчивая лиофобная коллоидная система кроме дисперсной фазы и дисперсионной среды должна со­держать и третий компонент - стабилизатор, снижающий величину σ ₁₂.

Поиск по сайту: