Физико-химия поверхностных явлений и дисперсных систем в функционировании живых систем. Коллоидные системы.
1. Дисперсные системы, дисперсионная среда, диспергированное вещество.
Дисперсные системы – это гетерогенные системы, состоящие из двух или большего числа фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними. Обычно одна из фаз образует непрерывную среду, её называют дисперсионной средой. В объёме этой фазы распределено какое-либо вещество - дисперсная фаза (или несколько дисперсных фаз) в виде мелких частиц.
2. Классификация дисперсных систем по размерам частиц диспергированного вещества: взвеси, коллоидные системы, истинные растворы.
По дисперсности, т.е. размеру частиц дисперсной фазы дисперсные системы делят на взвеси (суспензии и эмульсии) и коллоидные системы.
Взвеси – это дисперсные системы, в которых размеры распределённых частиц сравнительно велики (10-7 – 10-5 м). Взвеси делятся на суспезии и эмульсии. В суспезиях распределённое вещество твёрдое, а в эмульсиях – жидкое. Взвеси неустойчивы, если диспергированное вещество в них имеет большую плотность, чем дисперсионная среда, то диспергированное вещество постепенно выпадает в осадок (седиментация). Если его плотность меньше плотности среды – оно, наоборот, всплывает (расслоение).
Коллоидные системы (или коллоидные растворы) – это гетерогенные дисперсные системы, в которых частицы распределённого вещества имеют размеры порядка от 1 до 100 нм. Суммарная поверхность системы, состоящей из частиц такого размера, достигает необычайно большой величины. Каждая частица может содержать большое число атомов или молекул.
Истинный раствор представляет собой гомогенную систему со степенью дисперсности 10-10 – 10-9 м.
В данном случае граница (поверхность раздела) между растворённым веществом и растворителем отсутствует, так как понятие поверхности раздела неприменимо к отдельным атомам, молекулам и ионам.
3. Золи как высокодисперсные системы с жидкой диперсионной средой.
Очень распространены коллоидные системы с твѐрдой дисперсной средой и жидкой дисперсионной средой. Такие системы принято называть золями. Если дисперсионной фазой является вода, то системы называют гидрозолями; если дисперсионная среда органическая жидкость, то –органозолями и т. д.
4. Гидрофобные и гидрофильные коллоидные системы.
В лиофильных системах наблюдается усиление межмолекулярного взаимодействия между дисперсионной средой и дисперсной фазой. Межфазное поверхностное натяжение очень мало, а межфазная граница может быть размыта. Лиофильные дисперсные системы термодинамически равновесны, они всегда высокодисперсны, образуются самопроизвольно и при сохранении условий их возникновения могут существовать сколь угодно долго.
В лиофобных дисперсных системах межмолекулярное взаимодействие между дисперсионной средой и дисперсной фазой значительно. Граница раздела фаз выражена достаточно чётко. Лиофобные дисперсные системы термодинамически неравновесны, неустойчивы.
5. Методы получения коллоидных систем: диспергационные и конденсационные методы (физическая конденсация, конденсация из паров и химическая конденсация). Условия получения коллоидных систем.