Стабилизация дисперсных систем
Необходимость стабилизации дисперсных систем возникает из-за их термодинамической неустойчивости, которая в свою очередь обусловлена большой суммарной поверхностью дисперсных частиц. Цель стабилизации заключается, прежде всего, в сохранении размеров дисперсных частиц и предотвращении непосредственных контактов между ними.
Основные методы стабилизации, применяемые в коллоидной химии, базируются на следующих принципах:
· 1) создание одноименно заряженных дисперсных частиц, что вызывает их электростатическое отталкивание; этот метод применяют главным образом для обеспечения устойчивости аэрозолей и коллоидных растворов;
· 2) создание на поверхности дисперсных частиц тонких защитных слоев (оболочек), которые не разрушаются при сближении частиц и препятствуют их контакту и последующему укрупнению; такую защиту (структурно-механический барьер) обеспечивают адсорбционные слои поверхностно-активных веществ, в особенности -- высокомолекулярных; этот метод применяют преимущественно для стабилизации эмульсий и пен.
Обеспечение устойчивости дисперсных систем представляет одну из основных проблем коллоидной химии.
Очистка дисперсных систем
Чаще всего необходимо очистить дисперсные системы (после их получения) от низкомолекулярных примесей, преимущественно электролитов. Для этого используют такой метод, как диализ -- фильтрация через полупроницаемую мембрану. Низкомолекулярные вещества свободно проходят через поры мембраны, а дисперсные частицы задерживаются. Для диализа часто используют мембраны, приготовленные из раствора нитрата целлюлозы (нитратцеллюлозные пленки).
Наиболее эффективным способом очистки дисперсных систем является мембранное разделение. Частицы дисперсной фазы могут отличаться размерами и физико-химической природой, поэтому для их разделения применяют разные мембранные методы. Последние отличаются типом используемых мембран и движущей силой, т.е. условиями процесса разделения.
Для разделения наиболее грубых частиц, взвешенных в растворе, имеющих размер 0,1 -- 10 мкм (например, бактерии, коллоидные частицы, капли в эмульсиях), применяют микрофильтрацию. Используют пористые мембраны (размер пор 0,05--10 мкм), а движущей силой является небольшое давление (до 200 к Па), приложенное к очищаемому раствору.
Дисперсии более «мелких» частиц (размер 1500 нм) очищают методом ультрафильтрации. Здесь также используют пористые мембраны (размер пор 1 -- 100 нм), а движущей силой служит давление, но более высокое (100 кПа -- 1 МПа). Типичные объекты ультрафильтрации -- растворенные в воде молекулы полимеров (белков, крахмала, ферментов), а также фармацевтических объектов.
Общим для этих процессов является необходимое для разделения давление, поэтому эту группу мембранных процессов, важнейшую по разнообразию областей применения, называют баромембранными.
Домашнее задание:
Закрепление изученного материала.
1. Грубодисперсная система, в которой дисперсной фазой является жидкость и дисперсионной средой — жидкость
1) суспензия
2) пена
3) эмульсия
4) истинный раствор
2. Грубодисперсная система, в которой дисперсной фазой является твердое вещество и дисперсионной средой — жидкость
1) суспензия
2) пена
3) эмульсия
4) истинный раствор
3. Размеры частиц дисперсной фазы в коллоидных растворах
1) более 500 нм
2) более 100 нм
3) от 1 до 100 нм
4) менее 1 нм
4. Смесь растительного масла с водой представляет собой
1) эмульсию
2) истинный раствор
3) суспензию
4) коллоидный раствор
5. Прозрачный раствор яичного белка в воде представляет собой
1) эмульсию
2) истинный раствор
3) суспензию
4) коллоидный раствор
Лабораторная работа
Цель: научиться определять дисперсные системы.
Оборудование: штатив для пробирок, пробирки, пробиркодержатель, спички, спиртовка.
Реактивы: мел, постное масло, крахмал, вода.
Ход работы
Добавьте воду в пробирки с мелом, маслом и крахмалом.
Встряхните пробирки.
Крахмал с водой нагрейте. ( Что образуется?)
| Примеры дисперсных систем | Внешний вид системы | Способность осаждаться или разделяться | Дисперсная среда | Дисперсная фаза | Классификация дисперсной системы | Название дисперс- ной системы |
| 1. Зубная паста в Воде | ||||||
| 2. Какао в воде | ||||||
| 3. Растительное масло в воде |
Опишите примеры дисперсных систем, определите дисперсную среду и дисперсную фазу, вид классификации и название дисперсной системы.
Результаты оформите в виде таблицы: