По степени дисперсности обычно выделяют следующие классы дисперсных систем.
Грубодисперсные системы системы, размер частиц дисперсной фазы в которых превышает 103 см.
Микрогетерогенные системы размер частиц колеблется от 105 до 103 см.
Ультрамикрогетерогенные системы размер частиц колеблется от 107 до 105 см; их называют также высокодисперсными, или коллоидными, системами. Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т. е. наличием поверхностей раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы. Высокодисперсные системы обычно называют золями. Иногда выделяют молекулярно-дисперсные (ионно-дисперсные) системы, которые, строго говоря, являются истинными растворами, т. е. гомогенными системами, поскольку в них нет поверхностей раздела фаз. По структуре все дисперсные системы подразделяют на свободнодисперсные, в которых частицы дисперсной фазы не связаны между собой (суспензии, эмульсии, золи), и связанодисперсные, в которых одна из фаз структурно закреплена (гели, пены). Дисперсные системы подразделяют на две группы, отличные по характеру межфазных взаимодействий между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды. В зависимости от этого они могут быть лиофобными или лиофильными. Для них характерно слабое межмолекулярное взаимодействие вещества дисперсной фазы со средой, а для вторых сильное. Это взаимодействие приводит к образованию сольватных (в случае воды гидратных) оболочек из молекул дисперсионной среды вокруг частиц, процесс называется сольватацией (гидратацией). К лиофобным коллоидам относятся системы, в которых частицы дисперсной фазы слабо взаимодействуют с дисперсионной средой; эти системы могут быть получены только с затратой энергии и устойчивы лишь в присутствии стабилизаторов. Лиофобные и лиофильные дисперсные системы различаются также структурой частиц, составляющих дисперсную фазу. Для лиофобных коллоидов единицей структуры является сложный многокомпонентный агрегат переменного состава мицелла, для лиофильных растворов макромолекула.
4. Дисперсность. Удельная поверхность дисперсных систем, методы ее измерения
Основная характеристика дисперсных систем размеры частиц, или дисперсность. Дисперсные системы делят на грубодисперсные (низкодисперсные) и тонкодисперсные (высокодисперсные), или коллоидные системы (коллоиды). В грубодисперсных системах частицы имеют размер от 104 см и выше, в коллоидных от 104 до 105 107 см. Дисперсность определяется по трем измерениям тела, либо характеризуется величиной, обратной минимальному размеру и названной дисперсностью, либо через удельную площадь поверхности Sуд (отношение межфазной поверхности к объему тела). Количественной характеристикой дисперсности (раздробленности) вещества является степень дисперсности (степень раздробленности D) величина, обратная размеру дисперсных частиц а: D = 1/a, где а равно диаметру сферических или волокнистых частиц, или длине ребра кубических частиц, или толщине пленок. Все частицы дисперсной фазы имеют одинаковые размеры монодисперсная система. Частицы дисперсной фазы неодинакового размера полидисперсная система. Соотношение между поверхностью и объемом характеризует удельная поверхность:
Sуд = S / V.
Для частиц сферической формы она равна:
Sуд = 4 πr2 / (4 / 3 πr) = 3 / r = 6 / d.
Для частиц кубической формы
Sуд = 6l2 / l3 = 6 / l,
где r радиус шара; d его диаметр; l длина ребра куба.
Дисперсность D связана с удельной поверхностью Sуд:
Sуд = S / V = k / d = kD,
где V объем дисперсной фазы, мл.
Для сферических частиц уравнение принимает вид:
k коэффициент формы частиц; d диаметр частицы, м2.
Формула для расчета удельной поверхности (Sуд) системы с шарообразными частицами:
где n число частиц, м3; S0 поверхность каждой частицы.