Классификация дисперсных систем

 

Классификацию дисперсных систем чаще всего производят исходя из степени дисперсности или агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды.

 

Классификация по степени дисперсности

 

Все дисперсные системы по величине частиц дисперсной фазы можно разделить на следующие группы:

 

Вид дисперсности	Размер частиц
Микроскопическая дисперсность (суспензии, эмульсии)	10-2 - 10-4
Коллоидная дисперсность	10-5 - 10-7
Молекулярная дисперсность	10-8 - 10-9
Ионная дисперсность	10-10

 

Для справки прводим единицы размеров в системе СИ:
1 м (метр) = 102 см (сантиметра) = 103 мм (миллиметра) = 106 мкм (микрометра) = 109 нм (нанометра).
Иногда применяют другие единицы – мк (микрон) или ммк (миллимикрон), причём:
1 нм = 10^-9 м =10^-7 см = 1 ммк;
1 мкм = 10^-6 м = 10^-4 см = 1 мк.

 

Грубодисперсные системы.

 

Эти системы содержат в качестве дисперсной фазы наиболее крупные частицы диаметром от 0,1 мк и выше. К этим системам относятся суспензии и эмульсии.

Суспензиями называют системы, в которых твёрдое вещество находится в жидкой дисперсионной среде, например, взвесь крахмала, глины и др. в воде.

Эмульсиями называют дисперсионные системы двух несмешивающихся жидкостей, где капельки одной жидкости во взвешенном состоянии распределены в объёме другой жидкости. Например, масло, бензол, толуол в воде или капельки жира (диаметром от 0,1 до 22 мк) в молоке и др.

 

Коллоидные системы.

 

Они имеют размеры частиц дисперсной фазы от 0,1 мк до 1 ммк (или от 10^-5 до 10^-7 см). Такие частицы могут проходить через поры фильтровальной бумаги, но не проникают через поры животных и растительных мембран.

Коллоидные частицы при наличии у них электрического заряда и сольватно-ионных оболочек остаются во взвешенном состоянии и без изменения условий очень долго могут не выпадать в осадок.

Примерами коллоидных систем могут служить растворы альбумина, желатина, гуммиарабика, коллоидные растворы золота, серебра, сернистого мышьяка и др.

 

Молекулярно-дисперсные системы.

 

Такие системы имеют размеры частиц, не превышающие 1ммк. К молекулярно-дисперсным системам относятся истинные растворы неэлектролитов.

 

Ионно-дисперсные системы.

 

Это растворы различных электролитов, как, например, солей, оснований и т.д., распадающихся на соответствующие ионы, размеры которых весьма малы и выходят далеко за пределы 10^-8 см.

 

Уточнение по поводу представления истинных растворов как дисперсных системах.

Из приведённой здесь классификации видно, что любой раствор (как истинный, так и коллоидный) можно представить как дисперсную среду. Истинные и коллоидные растворы будут различаться размерами частиц дисперсных фаз. Но выше мы писали о гомогенности истинных растворов, а дисперсионные системы гетерогенны. Как разрешить это противоречие?

Если говорить о структуре истинных растворов, то их гомогенность будет относительной. Структурные единицы истинных растворов (молекулы или ионы) значительно меньше частиц коллоидных растворов. Поэтому, можно сказать, что по сравнению с коллоидными растворами и взвесями, истинные растворы гомогенны. Если же говорить о свойствах истинных растворов, то их нельзя в полной мере называть дисперсными системами, поскольку обязательным существованием дисперсных систем является взаимная нерастворимость диспергированного вещества и дисперсионной среды.

В коллоидных растворах и грубых взвесях дисперсная фаза и дисперсионная среда практически не смешиваются и не реагируют друг с другом химически. Этого совсем нельзя сказать об истинных растворах. В них при растворении вещества смешиваются и даже взаимодействуют друг с другом. По этой причине коллоидные растворы резко отличаются по свойствам от истинных растворов.

 

Размеры некоторых молекул, частиц, клеток.

 

Объект	Размеры (ммк)
Атом водорода	0,01
Ион натрия	0,26
Молекула спирта	0,5
Молекула гемоглобина	3,5
Молекулы крахмала	5,0
Частицы коллоидного золота	2 - 130
Вирусы	10 - 300
Хромосомы	200 - 3500
Зёрна крахмала
Бактерии	400 - 15000
Эритроциты

 

По мере изменения размеров частиц от наиболее крупных к мелким и обратно будут соответственно меняться и свойства дисперсных систем. При этом коллоидные системы занимают как бы промежуточное положение между грубыми взвесями и молекулярно-дисперсными системами.