Дисперсное состояние вещества.
Статьи и работы по химии / Дисперсные системы / Статьи и работы по химии / Дисперсные системы / Дисперсное состояние вещества. Дисперсное состояние вещества.
Страница 1

Дисперсные системы. Кри­сталлы любого вещества, например сахара или хлорида натрия, можно получить разного размера—крупные и мелкие. Каков бы ни был размер кристаллов, все они имеют одинаковую для данного вещества внутреннюю структуру—молекулярную или ионную кри­сталлическую решетку.

При растворении в воде кристаллов сахара и хлорида натрия Образуются соответственно молекулярные и ионные растворы. Таким образом, одно и то же вещество может находиться в раз­личной степени раздробленности: макроскопически видимые ча­стицы (>0,2—0,1 мм, разрешающая способность глаза), микроскопически видимые части­цы (от 0,2—0,1 мм до 400— 300 нм, разрешающая спо­собность микроскопа при освещении белым светом) и в молекулярном (или ион­ном) состоянии.

Постепенно складывались представления о том, что между ми­ром молекул и микроскопически видимых частиц находится об­ласть раздробленности вещества с комплексом новых свойств, при­сущих этой форме организации вещества.

Представим себе кубик какого-либо вещества, который будем разрезать параллельно одной из его плоскостей, затем полученные пластинки начнем нарезать на палочки, а последние—на кубики. В результате такого диспергирования (дробления) ве­щества получаются пленочно-, волокнисто- и корпускулярнодис-персные (раздробленные) системы. Если толщина пленок, попе­речник волокон или частиц (корпускул) меньше разрешающей способности оптического микроскопа, то они не могут быть обна­ружены с его помощью. Такие невидимые в оптический микроскоп частицы называют коллоидными, а раздробленное (дисперги­рованное) состояние веществ с размером частиц от 400—300 нм до 1 нм—коллоидным состоянием вещества.

Дисперсные (раздробленные) системы являются гетерогенными. Они состоят из сплошной непрерывной фазы—дисперсион­ной среды и находящихся в этой среде раздробленных частиц того или иного размера и формы—дисперсной фазы.

Поскольку дисперсная (прорывная) фаза находится в виде от­дельных небольших частиц, то дисперсные системы, в отличие от гетерогенных со сплошными фазами, называют микрогетероген-ными, а коллоидноднсперсные системы называют также ультра-микрогетерогенными, чтобы подчеркнуть, что в этих системах граница раздела фаз не может быть обнаружена в световом мик­роскопе.

Когда вещество находится в окружающей среде в виде молекул или ионов, то такие растворы называют истинными, т. е. гомоген­ными однофазными растворами.

Обязательным условием получения дисперсных систем является взаимная нерастворимость диспергируемого вещества и диспер­сионной среды. Например, нельзя получить коллоидные растворы сахара или хлорида натрия в воде, но они могут быть получены в керосине или в бензоле, в которых эти вещества практически нерастворимы.

Дисперсные системы классифицируют по дисперсности, агрегат­ному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, интен­сивности взаимодействия между ними, отсутствию или образова­нию структур в дисперсных системах.

Количественной характеристикой дисперсности (раздробленно­сти) вещества является степень дисперсности (степень раздробленности, D)—величина, обратная размеру (а) дисперс­ных частиц:

Здесь а равно либо диаметру сферических или волокнистых частиц, либо длине ребра кубических частиц, либо толщине пленок.

Степень дисперсности численно равна числу частиц, которые можно плотно уложить в ряд (или в стопку пленок) на протяже­нии одного сантиметра.

Если все частицы дисперсной фазы имеют одинаковые размеры, то такие системы называют монодисперсными. Частицы дисперсной фазы неодинакового размера образуют полидисперсные системы. С повышением дисперсности все большее и большее число ато­мов вещества находится в поверхностном слое, на границе раз­дела фаз, по сравнению с их числом внутри объема частиц дис­персной фазы. Соотношение между поверхностью и объемом ха­рактеризует удельная поверхность: Sуд==S/V, которая для частиц сферической формы равна

а для частиц кубической формы

где r—радиус шара; d—его диаметр; l—длина ребра куба.

Так, удельная поверхность вещества, раздробленного до мик­ронных кубиков, составляет 6-104 см-1. При этом из 1 см3 обра­зуется 1012 микронных кубиков с суммарной поверхностью (S =Sуд-V), равной 6-104 см2 (6 м2). При дальнейшем дроблении 1 см3 вещества до кубиков коллоидной дисперсности, например с длиной ребра l = 10-6 см (10 нм), их число достигает 1018 ча­стиц, суммарная поверхность—6*106 см2 (600 м2), а удельная по­верхность—6*106 .

Следовательно, с повышением дисперсности вещества все боль­шее значение имеют его свойства, определяемые поверхностными явлениями, т. е. совокупностью процессов, происходящих в меж­фазовой поверхности. Таким образом, своеобразие дисперсных си­стем определяется большой удельной поверхностью дисперсной фазы и физико-химическим взаимодействием дисперсной фазы и дисперсионной среды на границе раздела фаз.

Страницы: 1 2

Смотрите также

Фильтрование воды
...

Резиновые смеси
В качестве наполнителей смесей из фторкаучуков применяют печную и термическую сажу, графит, тонкодисперсную SiO2, асбест, мел, силикаты кальция, магния, бария, фторид кальция. Количество наполнител ...

Проектирование производства фосфорсодержащего вещества
Фосфорсодержащие полимеры привлекают внимание многих исследователей своими ценными качествами и потенциальными возможностями. К ним, прежде всего, относятся: огнестойкость, хорошая адгезия к ряду ...