Микрогетерогенные системы

Микрогетерогенные системы (грубодисперсные)- системы с размером частиц1-10 ^-5 см (›100нм).

Суспензии - гетерогенные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.

Свойства:

1) эффект Тиндаля не наблюдается: системы мутные, непрозрачные, частицы видны в микроскоп;

2) ополессценции нет;

3) двойное лучепреломление в потоке света при условии, что частицы несимметричны;

4) седиментационно неустойчивы;

5) нет осмотического давления, броуновского движения, не способны к диффузии;

6) термодинамические свойства близки коллоидным.

Если частицы являются гидрофильными, следовательно, система устойчива и медленно осаждается, объем осадка большой. Если гидрофобные, то осадки плотные, осаждение быстрое. Особенность - суспензионный эффект - если измерить рН среды в водном растворе, после осаждения отделить фильтрат рН.

∆рН=рН_д.ср. - рН_дф - мера суспензионного эффекта.

Суспензии: взвеси пигментов в органических растворителях (масляные краски, цветные лаки).

Характерные процессы:

1) седиментация,

2) флотация,

3) фильтрация (определяется дисперсностью и степенью агрегации частиц, способностью к самоуплотнению, коагулирующей структуры в фильтрующем осадке),

4) кольматация (вмыв мельчайших глиняных частиц в поры грунта для водопроницаемости).

Эмульсии (молоко) – системы образованные смешиванием двух взаимо нерастворимых жидкостей.

Лиофильные - критически эмульсии образованные из двух ограниченно смешивающихся жидкостей.

Классификация лиофобных эмульсий:

1) по характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды:

а) прямые (эмульсии типа масла в воде),

б) обратные (дисперсной фазы - полярная, дисперсионной среды – неполярная - вода в масле)

2) по концентрации дисперсной фазы в системе:

а) разбавленные,

б) концентрированные,

в) высококонцентрированные.

Способы определения вида эмульсии:

- кондуктометрический (основан на различии между электропроводимостью жидкостей);

- флуоресцентный (типа ВМ флюоресцируют);

- подкрашивание;

- разбавление;

- промокание фильтровальной бумаги (если среда водная - вода расплывается).

Получение: путем соединения двух несмешивающихся жидкостей эмульгатор. Диспергирование: при получении м/в - масло добавляют к воде; наоборот, в/м (эмульгатор добавляют в масло). Получают при гидродинамических режимах),могенизация- частицы становятся одинакового размера - УЗ воздействие) Самопроизвольное эмульгирование- частный случай.

Неустойчивость - самопроизвольное образование агрегатов капелек с последующим слиянием - коалесценция, что может привести к разрушению эмульсии (разделение на два слоя).

Устойчивость количественно характеризуется υ их расслоения или временем жизни отдельных капель в контакте с другими, межфазной поверхностью

τ=Н/υ ,

где Н- высота столба эмульсии (см);

υ- скорость выделения фаз (см/с)

Ориентирование ПАВ по правилу Ребинбера - уравнивание полярностей. Эмульсия приобретает заряд - на поверхности частиц адсорбционно-сольватные слои. Эмульгируюшая способность ПАВ характеризуется гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ)- соотношение между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными свойствами УВ радикала.

Области применения ПАВ:

1 .для получения обратных эмульсий ГЛБ 3-5,

2 .для перехода от прямых к обратным 7-8,

3 .для получения смачивателей 7-9 ,

4 .устойчивых прямых 10-16,

5 .моющих средств 13-15,

6 .для солюбирезаторов водных растворов 15-16.

В соответствии с правилом Банкрофта, если ПАВ лучше растворяется в воде - прямая эмульсии ГЛБ= 8÷13(мыла), если лучше в масле - обратная 8/м ГЛБ 3÷6.

Обращение фаз эмульсии (инверсия)- переход эмульсии одного типа в другой тип (и наоборот).

Способы осуществления инверсии:

1) добавка эмульгатора противоположного действия (м/в + мыла поливалентных Ме)

2) добавление солей щелочных и щелочноземельных Ме, взаимодействие с мылом – мыла стабилизирующие в/м,

3) длительное механическое воздействие (сливки м/в - масло в/м)

Инвертирующая способность ионов: Al³⁺, Cr³⁺, Ni²⁺, Pb²⁺,Ba²⁺, Sr²⁺.

Аэрозоли – дисперсные системы дисперсионная среда, которых - газ или воздух, а дисперсная фаза - твердые или жидкие.

Классификация:

-по агрегатному состоянию ДФ (туман, пыль);

- по дисперсности (ТВ 10^-7- 10^-3, дым ›10^-3 пыль; ж 10^-5-10^-3)

-по происхождению (технические, естественные-туман).

Применяются:

-с/х,

-промышленности,

- быту.

Получение:

Диспергирование (распыление в электрическом поле, разбрызгивание сжатым воздухом, ультразвуком, ультра-центрированием)

Конденсация (из перенасыщенных паров химической реакцией)

Оптические свойства.

Из-за большой разности плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды оптические свойства ярче, чем в лиазолях - дымовые завесы (Р₂О₅-1). Дымы и туманы, белые т.к. волны света различной длины одинаково отражаются и рассеиваются крупными частицами.

Молекулярно- кинетические свойства.

Малый коэффициент трения дисперсионной среды. Особенность аэрозолей - большая длина пробега молекул дисперсионной среды по сравнению с жидкостями.

λ= 1/√2 πа²п,

а - размер частицы,

п. - содержание молекул газа в единице V

Движение взвешенных частиц в газах описывается несколькими уравнениями.

Электрические свойства: вокруг частиц с газовой дисперсионной средой не может возникать ДЭС, но они заряжены. Заряд приобретается за счет ионизированных частиц воздуха, которые образуются по естественным причинам и антропогенным.

Способ создания - коронный разряд. Частицы начинают быть агрессивно устойчивыми.

Коагуляция:

Аэрозоли не обладают таким фактором устойчивости как броуновское движение, повышенный процесс слипания частиц, термодинамически неустойчивые системы.

Коагуляция осуществляется:

1) воздействие УЗ (частица 1-10 КГц - ускорение частиц),

2) внесение в аэрозоли жидких веществ входящих в состав ДФ (сродство к частицам в т.к. вещество имеет сродство то создаются центры конденсации),

3) действие электрического поля,

4) изменение скорости и направления потока.