Un sistema disperso in cui. Mezzo disperso. Apparizione e scomparsa delle caratteristiche del colore

N. 6. Per la classificazione dei sistemi dispersi, vedere la tabella. 3.

CLASSIFICAZIONE DEI SISTEMI DISPERSI Tabella SECONDO LO STATO DI AGGREGAZIONE

Mezzo dispersivo	Disperso	Esempi di alcuni sistemi dispersi naturali e domestici

	Liquido	Nebbia, gas associato a goccioline d'olio, miscela del carburatore nei motori delle automobili (goccioline di benzina nell'aria), aerosol
	Solido	Polveri nell'aria, fumi, smog, simoom (tempeste di polvere e sabbia), aerosol solidi
Liquido		Bevande effervescenti, schiume
	Liquido	Emulsioni. Mezzi liquidi del corpo (plasma sanguigno, linfa, succhi digestivi), contenuto liquido delle cellule (citoplasma, carioplasma)
	Solido	Sol, gel, paste (gelatine, gelatine, colle). Limo di fiume e mare sospeso nell'acqua; mortai
solido,		Crosta di neve con bolle d'aria, terra, tessuti, mattoni e ceramica, gommapiuma, cioccolato gassato, polveri
	Liquido	Terreno umido, prodotti medici e cosmetici (unguenti, mascara, rossetto, ecc.)
	Solido	Rocce, vetri colorati, alcune leghe

§ 14. SISTEMI DISPERSI

Le sostanze pure sono molto comuni in naturararamente. Miscele di varie sostanze in diversi aggregatiGli stati possono formarsi eterogenei e omosessualisistemi genetici – sistemi e soluzioni dispersi.

Disperso detto eterogeneo sistemi , in cui una sostanza è sotto forma di particelle molto piccolele maglie sono distribuite uniformemente nel volume dell'altra.

Quella sostanza (o più sostanze) quellapresente nel sistema disperso in quantità minoresi chiama qualità e distribuito in volumedisperderenuova fase . Presente in maggiore quantitàsostanza nel cui volume è distribuito il dispersoquesta fase si chiama mezzo di dispersione . Framezzo di dispersione e particelle della fase dispersaesiste un'interfaccia, motivo per cui vengono chiamati sistemi dispersi eterogeneo, cioè. eterogeneo.
Sia il mezzo di dispersione che la fase dispersa possono essere composti da sostanze in diversi stati di aggregazione. A seconda della combinazione degli stati del mezzo di dispersione e della fase dispersa, si possono distinguere otto tipi di tali sistemi (Tabella 2).
Tavolo 2

Classificazione dei sistemi dispersi
per stato fisico

Dispersione- ambiente naya	Disperdere fase nativa	Esempi di alcuni naturale e domestico sistemi dispersi
Gas	Liquido	Nebbia, gas associato con gocce d'olio, miscela del carburatore nei motori delle automobili bile (goccioline di ben- zine nell'aria)
Gas	Solido sostanza	Polvere nell'aria fumo, smog, fumo (polveroso e sabbioso tempeste)
Liquido	Gas	Bevande frizzanti, bagno con schiuma
	Liquido	Mezzi liquidi organici nismo (plasma sanguigno, linfatico, digestivo succhi corporei), liquido contenuto della cella (citoplasma, cario- plasma)
	Solido sostanza	Gelatine, gelatine, colle, sospeso in acqua fiume o mare limo, costruzione creazioni
Solido sostanza	Gas	Crosta di neve con pu- bolle d'aria dentro germe, suolo, tessuto tessuti, mattoni e ceramica, gommapiuma, cioccolato poroso, polveri
	Liquido	Terreno umido, rame Qing e cosmetici rimedi locali (unguenti, mascara, rossetto, ecc.)
	Solido sostanza	Rocce, colore - occhiali nuovi, alcuni leghe

In base alla dimensione delle particelle della sostanza che compongono la fase dispersa, i sistemi dispersi sono suddivisi in grossolani con dimensioni delle particelle superiori a 100 nm e finemente dispersi con dimensioni delle particelle da 1 a 100 nm. Se la sostanza viene frammentata in molecole o ioni di dimensioni inferiori a 1 nm, si forma un sistema omogeneo: una soluzione. La soluzione è omogenea, non c'è interfaccia tra le particelle e il mezzo e quindi non appartiene a sistemi dispersi.

Conoscere sistemi e soluzioni sparsi mostra quanto siano importanti nella vita di tutti i giorni e nella natura. Giudicate voi stessi: senza il limo del Nilo non avrebbe avuto luogo la grande civiltà dell'Antico Egitto (Fig. 15); senza acqua, aria, rocce, minerali, non esisterebbe affatto il pianeta vivente - la nostra casa comune - la Terra; senza cellule non esisterebbero organismi viventi.

Riso. 15. Le inondazioni del Nilo e la storia della civiltà
La classificazione dei sistemi e delle soluzioni dispersi in base alla dimensione delle particelle di fase è riportata nello Schema 1.
Schema 1
Classificazione dei sistemi e delle soluzioni disperse

Sistemi dispersi grossolani. I sistemi grossolanamente dispersi sono divisi in tre gruppi: emulsioni, sospensioni e aerosol.

Emulsioni– si tratta di sistemi dispersi con un mezzo di dispersione liquido e una fase dispersa liquida.

Possono anche essere divisi in due gruppi:
1) diretto – gocce di un liquido non polare in un mezzo polare (olio in acqua);
2) retromarcia (acqua nell'olio).
Un cambiamento nella composizione delle emulsioni o influenze esterne possono portare alla trasformazione di un'emulsione diretta in un'emulsione inversa e viceversa. Esempi delle emulsioni naturali più conosciute sono il latte (emulsione diretta) e l'olio (emulsione inversa). Una tipica emulsione biologica sono le goccioline di grasso nella linfa.
ESPERIMENTO DI LABORATORIO Versare il latte intero in un piatto. Metti qualche goccia colorata di colorante alimentare sulla superficie. Immergere un batuffolo di cotone nel detersivo e toccarlo al centro del piatto. Il latte comincia a muoversi e i colori cominciano a mescolarsi. Perché?
Tra le emulsioni conosciute nella pratica umana vi sono fluidi da taglio, materiali bituminosi, pesticidi, medicinali e cosmetici e prodotti alimentari. Ad esempio, nella pratica medica, le emulsioni di grasso sono ampiamente utilizzate per fornire energia a un corpo affamato o indebolito attraverso l'infusione endovenosa. Per ottenere tali emulsioni vengono utilizzati oli di oliva, semi di cotone e soia.
Nella tecnologia chimica, la polimerizzazione in emulsione è ampiamente utilizzata come metodo principale per la produzione di gomme, polistirolo, acetato di polivinile, ecc.
Sospensioni– si tratta di sistemi grossolani con una fase solida dispersa e un mezzo di dispersione liquido.
Tipicamente, le particelle della fase dispersa di una sospensione sono così grandi che si depositano sotto l'influenza della gravità: sedimento. Sono detti anche sospensioni i sistemi in cui la sedimentazione avviene molto lentamente a causa della piccola differenza di densità tra la fase dispersa e il mezzo di dispersione. Sospensioni costruttive praticamente significative
Le lacune sono calce ("latte di calce"), vernici a smalto, varie sospensioni edili, ad esempio quelle chiamate "malta cementizia". Le sospensioni includono anche farmaci, ad esempio unguenti liquidi - linimenti.
Un gruppo speciale è costituito da sistemi a dispersione grossolana, in cui la concentrazione della fase dispersa è relativamente elevata rispetto alla sua bassa concentrazione nelle sospensioni. Tali sistemi dispersi sono chiamati paste. Ad esempio, dentistici, cosmetici, igiene, ecc., che ti sono ben noti dalla vita di tutti i giorni.
Aerosol– si tratta di sistemi grossolanamente dispersi in cui il mezzo di dispersione è l’aria, e la fase dispersa può essere goccioline liquide (nuvole, arcobaleni, lacca o deodorante rilasciati da una bomboletta) o particelle di sostanza solida (nuvola di polvere, tornado) (Fig. 16).

Riso. 16. Esempi di sistemi grossolani con solido

Fase dispersa: a – sospensione – malta;
b – aerosol – tempesta di polvere
Sistemi colloidali. I sistemi colloidali occupano una posizione intermedia tra i sistemi grossolani e le soluzioni vere. Sono molto diffusi in natura. Il suolo, l'argilla, le acque naturali, molti minerali, comprese alcune pietre preziose, sono tutti sistemi colloidali.
I sistemi colloidali sono di grande importanza per la biologia e la medicina. La composizione di qualsiasi organismo vivente comprende sostanze solide, liquide e gassose che sono in una relazione complessa con l'ambiente. Da un punto di vista chimico, il corpo nel suo insieme è un insieme complesso di numerosi sistemi colloidali.
I fluidi biologici (sangue, plasma, linfa, liquido cerebrospinale, ecc.) sono sistemi colloidali in cui composti organici come proteine, colesterolo, glicogeno e molti altri si trovano in uno stato colloidale. Perché la natura gli dà tale preferenza? Questa caratteristica è dovuta principalmente al fatto che una sostanza allo stato colloidale ha un'ampia interfaccia tra le fasi, che contribuisce a migliori reazioni metaboliche.
ESPERIMENTI DI LABORATORIO: Versare un cucchiaio di amido in un bicchiere di plastica. Aggiungere gradualmente acqua tiepida e strofinare accuratamente il composto con un cucchiaio. Non è possibile riempire eccessivamente l'acqua; la miscela deve essere densa. Versa un cucchiaio della soluzione colloidale risultante nel palmo della mano e toccalo con il dito dell'altra mano. La miscela si indurisce. Togliendo il dito il composto tornerà liquido.
I colloidi sotto pressione possono cambiare il loro stato. Come risultato della pressione delle dita sul colloide preparato, le particelle di amido si combinano tra loro e la miscela diventa solida. Quando la pressione viene rilasciata, la miscela ritorna al suo stato liquido originale.

I sistemi colloidali si dividono in sol (colloidale soluzioni) e gel (gelatine).
La maggior parte dei fluidi biologici della cellula (il già citato citoplasma, succo nucleare - carioplasma, contenuto dei vacuoli) e dell'organismo vivente nel suo insieme sono soluzioni colloidali (sol).
I sol sono caratterizzati dal fenomeno della coagulazione, cioè adesione delle particelle colloidali e loro precipitazione. In questo caso la soluzione colloidale si trasforma in una sospensione o gel. Alcuni colloidi organici coagulano quando riscaldati (albume d'uovo, adesivi) o quando cambia l'ambiente acido-base (succhi digestivi).
Gel sono sistemi colloidali in cui le particelle della fase dispersa formano una struttura spaziale.
I gel sono sistemi dispersi che incontri nella vita di tutti i giorni (Schema 2).
Schema 2
Classificazione dei gel

Nel corso del tempo, la struttura dei gel viene interrotta e da essi viene rilasciato del liquido. Si verifica la sineresi: una diminuzione spontanea del volume del gel, accompagnata dalla separazione del liquido. La sineresi determina la durata di conservazione dei gel alimentari, medicali e cosmetici. La sineresi biologica è molto importante quando si producono formaggi e ricotta. Gli animali a sangue caldo hanno un processo chiamato coagulazione del sangue: sotto l'influenza di fattori specifici, il fibrinogeno solubile nel sangue viene convertito in fibrina, il cui coagulo, durante il processo di sineresi, si addensa e intasa la ferita. Se la coagulazione del sangue è difficile, la persona potrebbe soffrire di emofilia. Come sai dal tuo corso di biologia, le donne sono portatrici del gene dell'emofilia e gli uomini lo ottengono. Un noto esempio storico dinastico: la dinastia russa dei Romanov, che regnò per più di 300 anni, soffriva di questa malattia.
In apparenza, le soluzioni vere e colloidali sono difficili da distinguere l'una dall'altra. Per fare ciò, usano l'effetto Tyndall: la formazione di un cono di un "percorso luminoso" quando un raggio di luce viene fatto passare attraverso una soluzione colloidale (Fig. 17). Le particelle della fase dispersa del sol riflettono la luce con la loro superficie, ma le particelle della vera soluzione no. È possibile osservare un effetto simile, ma solo per un aerosol anziché per un colloide liquido, in un cinema quando un raggio di luce proveniente da una cinepresa attraversa l'aria polverosa dell'auditorium.

Riso. 17. L'effetto Tyndall ti consente di distinguere visivamente
vera soluzione (nel bicchiere destro) da colloidale
(nel bicchiere di sinistra)

? 1. Cosa sono i sistemi dispersi? Mezzo dispersivo? Fase dispersa?
2. Come vengono classificati i sistemi dispersi in base allo stato di aggregazione del mezzo e della fase? Dare esempi.
3. Perché l'aria, il gas naturale e le vere soluzioni non sono classificati come sistemi dispersi?
4. Come sono suddivisi i sistemi grossolani? Nomina i rappresentanti di ciascun gruppo e indica il loro significato.
5. Come vengono suddivisi i sistemi finemente dispersi? Nomina i rappresentanti di ciascun gruppo e indica il loro significato.
6. In quali sottogruppi possono essere suddivisi i gel? Come viene determinata la durata di conservazione dei gel cosmetici, medici e alimentari?
7. Cos'è la coagulazione? Cosa potrebbe causarlo?
8. Cos'è la sineresi? Cosa può causarlo?
9. Perché la natura ha scelto i sistemi colloidali come portatori di evoluzione?
10. Preparare un messaggio sull'argomento "Il ruolo estetico, biologico e culturale dei sistemi colloidali nella vita umana" utilizzando le risorse Internet.
11. Di quali sistemi dispersi si parla nella breve poesia di M. Cvetaeva?
Togli le perle: le lacrime rimarranno,
Togli l'oro: restano le foglie
Acero autunnale, porta via il viola -
Rimarrà del sangue.

Scala di dispersione.

Una specifica area di superficie. Grado di dispersione. Classificazione

sistemi dispersi. Concetti: fase dispersa e dispersiva

Mercoledì. Metodi per ottenere sistemi dispersi

Disperso chiamare un sistema in cui una sostanza è distribuita nel mezzo di un'altra e c'è un confine di fase tra le particelle e il mezzo di dispersione. I sistemi dispersi sono costituiti da una fase dispersa e un mezzo di dispersione.

Fase dispersa - Queste sono particelle distribuite nel mezzo. I suoi segni: dispersione E intermittenza(Fig. 1.1.1.1).

Mezzo dispersivo - ambiente materiale in cui si trova la fase dispersa. Il suo segno è continuità .

L'interfaccia di fase è caratterizzata da frammentazione E eterogeneità. La frammentazione è caratterizzata da:

1)grado di dispersione :

, [cm -1 ; m -1], dove S- la superficie interfacciale totale o la superficie di tutte le particelle della fase dispersa; V- volume delle particelle della fase disperse.

2)dispersione- il reciproco della dimensione minima:

; ];

3)superficie specifica :

, [m2/kg; cm2/g];

dove M- massa di particelle di fase disperse.

4) curvatura della superficie :

. Per una particella di forma irregolare,

Dove R 1 e R 2 - raggi dei cerchi che passano attraverso la superficie e la normale ad essa in un dato punto di due piani perpendicolari.

1. In base alla dispersione si distinguono:

UN) grossolano sistemi per loro D < 10 3 (рис. 1.1.1.3);

B) microeterogeneo sistemi per loro D = 10 3 - 10 5 ;

V) ultramicroeterogeneo sistemi per loro D = 10 5 - 10 7 .

2. Di stato di aggregazione fase dispersa e mezzo di dispersione. Questa classificazione è stata proposta da Ostwald (vedi Tabella 1.1.1.1).

3. In base alla loro struttura, si distinguono i sistemi dispersi:

1) gratuito sistemi dispersi, quando le particelle di entrambi i componenti del sistema possono muoversi liberamente l'una rispetto all'altra (sol);

2) imparentato sistemi dispersi, quando uno dei componenti del sistema è un sistema strutturato, cioè le particelle di fase sono rigidamente interconnesse (gelatina, compositi).

Tabella 1.1.1.1

Classificazione in base allo stato di aggregazione delle fasi

Stato aggregato della fase dispersa	Stato aggregato del mezzo di dispersione	Simbolo fase/mezzo	Nome del sistema	Esempi
G	G	g/g con/g tv/g	Aerosol	L'atmosfera terrestre
E	G			nebbia, strati di nubi
tv	G			fumo, polvere, cirri
G	E	g/f	Emulsioni gassose, schiume	acqua frizzante, sapone e schiuma di birra
E	E	c/c	Emulsioni	latte, burro, creme, ecc.
tv	E	TV/W	Liosoli, sospensioni	soluzioni colloidali liofobiche, sospensioni, paste, vernici, ecc.
G	tv	g/tv	Schiume solide	pomice, polistirolo espanso, carbone attivo, pane, cemento espanso, ecc.
E	tv	gtelevisore	Emulsioni solide	acqua in paraffina, minerali con inclusioni liquide, corpi porosi in liquidi
tv	tv	televisore/televisore	Sol solidi	acciaio, ghisa, vetro colorato, pietre preziose

4. Secondo l'interazione interfase - liofilo E liofobo sistemi (proposti da G. Freundlich). La classificazione è adatta solo per sistemi con mezzo di dispersione liquido.

Sistemi liofili– in essi la fase dispersa interagisce con il mezzo di dispersione e, in determinate condizioni, è in grado di dissolversi in esso – soluzioni di tensioattivi colloidali, soluzioni di Forze Navali. Energia libera del sistema D F < 0.

D F=D U – TdS ; D S miscelazione > 0;

D U = W Quando - W risolvere,

Dove W cog - lavoro di coesione;

W solv: lavoro di soluzione.

A D U> 0, D U < 0 ÞTdS>D U. Questo gruppo è caratterizzato da una bassa tensione superficiale all'interfaccia.

Sistemi liofobici– in essi la fase dispersa non è in grado di interagire con il mezzo di dispersione e di dissolversi in esso. Per loro D F> 0. La dispersione in questo caso avviene o per lavoro esterno o per altri processi che avvengono spontaneamente nel sistema (reazione chimica) ed è caratterizzata da un'elevata tensione superficiale al confine di fase, a cui corrisponde un basso valore di energia di solvatazione.

Esistono due gruppi di metodi ricevere sistemi dispersi:

1. Metodi disperdendo consistono nello schiacciare il corpo allo stato colloidale (macinazione della farina).

2. Metodi condensazione consistono nell'ingrandimento di particelle, atomi, molecole in particelle di dimensioni colloidali (una reazione chimica con la formazione di un precipitato).

Proprietà cinetiche molecolari di sistemi dispersi

Tutta la cinetica molecolare le proprietà sono causate dal movimento termico caotico delle molecole del mezzo di dispersione, che consiste nel movimento traslazionale, rotatorio e vibrazionale delle molecole.

Le molecole di un mezzo di dispersione liquido e gassoso sono in costante movimento e si scontrano tra loro. La distanza media percorsa da una molecola prima di scontrarsi con una vicina è detta cammino libero medio. Le molecole hanno energie cinetiche diverse. Ad una data temperatura, il valore medio dell'energia cinetica delle molecole rimane costante, pari a una molecola e una mole:

;

Dove M– massa di una molecola;

M – massa di una mole;

v– velocità di movimento delle molecole;

K– costante di Boltzmann;

R– costante universale dei gas.

La fluttuazione dei valori dell'energia cinetica delle molecole del mezzo di dispersione (cioè la deviazione dalla media) è la causa delle proprietà cinetiche molecolari.

Lo studio delle proprietà cinetiche molecolari è possibile grazie all'utilizzo di metodi di ricerca statistica validi per sistemi costituiti da molti elementi (molecole). Basandosi sul presupposto che il movimento delle singole molecole è casuale, la teoria determina la combinazione più probabile per sistemi di molti oggetti. Le proprietà cinetiche molecolari si manifestano nei mezzi liquidi e gassosi, le cui molecole sono decisamente mobili.

Moto browniano

Il moto browniano è il movimento continuo, caotico, ugualmente probabile in tutte le direzioni di piccole particelle sospese in liquidi o gas dovuto all'influenza delle molecole di un mezzo di dispersione.

Le particelle più piccole di massa insignificante subiscono impatti disuguali dalle molecole del mezzo di dispersione, sorge una forza che muove la particella, la direzione e l'impulso della forza cambiano continuamente, quindi la particella compie movimenti caotici.

Questi cambiamenti furono identificati e associati alle proprietà cinetiche molecolari dell'ambiente nel 1907 da A. Einstein e M. Smoluchowski. Il calcolo non si basa sul vero percorso della particella della fase dispersa, ma sullo spostamento delle particelle. Se il percorso delle particelle è determinato da una linea spezzata, allora lo spostamento X caratterizza il cambiamento delle coordinate di una particella in un certo periodo di tempo. Lo spostamento medio determina lo spostamento quadratico medio della particella:

Dove X 1 , X 2 , X io– spostamento delle particelle in un certo tempo.

La teoria del moto browniano si basa sull'idea dell'interazione di una forza casuale F(t), che caratterizza gli impatti delle molecole, forza F t, che dipende dal tempo, e dalla forza di attrito quando le particelle della fase dispersa si muovono in un mezzo di dispersione con velocità v. L’equazione del moto di Brouer (equazione di Langevin) ha la forma:

, dove m è la massa delle particelle; h è il coefficiente di viscosità del mezzo di dispersione. Per lunghi periodi di tempo (t>> M/h) inerzia delle particelle ( M (dv / D t) può essere trascurato. Dopo aver integrato l'Eq.

a condizione che il prodotto medio degli impulsi di forza casuali sia zero, il valore medio di fluttuazione (spostamento medio) è pari a:

, dove t è il tempo; r è il raggio delle particelle della fase disperse; N A è il numero di particelle di Avogadro.

Non esistono elementi in natura che siano puri. Fondamentalmente sono tutte miscele diverse. A loro volta possono essere eterogenei o omogenei. Sono formati da sostanze allo stato aggregato, creando uno specifico sistema di dispersione in cui sono presenti varie fasi. Inoltre, le miscele contengono solitamente un mezzo di dispersione. La sua essenza sta nel fatto che è considerato un elemento con un grande volume in cui è distribuita una sostanza. In un sistema disperso, la fase e il mezzo sono posizionati in modo tale che tra loro siano presenti particelle di interfaccia. Pertanto, si chiama eterogeneo o eterogeneo. In considerazione di ciò, l'azione della superficie, e non delle particelle nel loro insieme, è di grande importanza.

Classificazione del sistema disperso

Una fase, come è noto, è rappresentata da sostanze aventi stati diversi. E questi elementi sono divisi in diversi tipi. Lo stato aggregato della fase dispersa dipende dalla combinazione del mezzo in essa contenuto, risultando in 9 tipi di sistemi:

Gas. Liquido, solido ed elemento in questione. Miscela omogenea, nebbia, polvere, aerosol.
Fase liquida dispersa. Gas, solido, acqua. Schiume, emulsioni, sol.
Fase solida dispersa. Liquido, gas e la sostanza considerata in questo caso. Terreno, medicine o cosmetici, rocce.

Di norma, le dimensioni di un sistema disperso sono determinate dalla dimensione delle particelle della fase. Esiste la seguente classificazione:

grossolani (sospensioni);
sottile e vero).

Particelle del sistema di dispersione

Esaminando miscele grossolane, si può osservare che le particelle di questi composti nella struttura possono essere visibili ad occhio nudo, poiché la loro dimensione è superiore a 100 nm. Le sospensioni si riferiscono generalmente a un sistema in cui la fase dispersa è separabile dal mezzo. Questo perché sono considerati opachi. Le sospensioni si dividono in emulsioni (liquidi insolubili), aerosol (piccole particelle e solidi) e sospensioni (solidi in acqua).

Una sostanza colloidale è qualsiasi sostanza che ha la qualità di avere un altro elemento disperso uniformemente al suo interno. Cioè è presente, o meglio, fa parte della fase dispersa. Questo è uno stato in cui un materiale è completamente distribuito in un altro, o meglio nel suo volume. Nell'esempio del latte, il grasso liquido si disperde in una soluzione acquosa. In questo caso la molecola più piccola è compresa tra 1 nanometro e 1 micrometro, rendendola invisibile al microscopio ottico una volta che la miscela diventa omogenea.

Cioè, nessuna parte della soluzione ha una concentrazione della fase dispersa maggiore o minore di qualsiasi altra. Si può dire che sia di natura colloidale. Quello più grande è chiamato fase continua o mezzo di dispersione. Perché la sua dimensione e distribuzione non cambiano e l'elemento in questione si diffonde al suo interno. I tipi di colloidi includono aerosol, emulsioni, schiume, dispersioni e miscele chiamate idrosoli. Ciascuno di questi sistemi ha due fasi: fase dispersa e fase continua.

I colloidi nella storia

Un intenso interesse per tali sostanze era presente in tutte le scienze all'inizio del XX secolo. Einstein e altri scienziati ne studiarono attentamente le caratteristiche e le applicazioni. All'epoca, questo nuovo campo della scienza era un'area di ricerca leader per teorici, ricercatori e produttori. Dopo un picco di interesse prima del 1950, la ricerca sui colloidi diminuì notevolmente. È interessante notare che con il recente avvento di microscopi ad alta potenza e della "nanotecnologia" (lo studio di oggetti su una specifica scala minuscola), c'è un rinnovato interesse scientifico per lo studio di nuovi materiali.

Maggiori informazioni su queste sostanze

Ci sono elementi osservati sia in natura che in soluzioni artificiali che hanno proprietà colloidali. Ad esempio, la maionese, la lozione cosmetica e i lubrificanti sono tipi di emulsioni artificiali, mentre il latte è una miscela simile che si trova in natura. Le schiume colloidali includono panna montata e schiuma da barba, mentre gli edibili includono burro, marshmallow e gelatina. Oltre agli alimenti, queste sostanze esistono sotto forma di alcune leghe, vernici, inchiostri, detergenti, insetticidi, aerosol, polistirolo espanso e gomma. Anche i bellissimi oggetti naturali come nuvole, perle e opali hanno proprietà colloidali perché hanno altra materia distribuita uniformemente al loro interno.

Preparazione di miscele colloidali

Ingrandendo le piccole molecole nell'intervallo da 1 a 1 micrometro o riducendo le particelle grandi alla stessa dimensione. Si possono ottenere sostanze colloidali. L'ulteriore produzione dipende dal tipo di elementi utilizzati nelle fasi disperse e continue. I colloidi si comportano diversamente dai normali liquidi. E questo si osserva nei trasporti e nelle proprietà fisico-chimiche. Ad esempio, una membrana può consentire il passaggio di una vera soluzione con molecole solide attaccate a molecole liquide. Mentre una sostanza colloidale, che ha un solido disperso attraverso un liquido, verrà distesa dalla membrana. La parità della distribuzione è uniforme fino al punto di uguaglianza microscopica nel divario in tutto il secondo elemento.

Soluzioni vere

Una dispersione colloidale si presenta sotto forma di una miscela omogenea. L'elemento è costituito da due sistemi: fase continua e dispersa. Ciò indica che questo caso è correlato perché sono direttamente correlati alla miscela di cui sopra composta da diverse sostanze. In un colloide, il secondo ha una struttura di minuscole particelle o goccioline distribuite uniformemente nel primo. Da 1 nm a 100 nm è la dimensione che costituisce la fase dispersa, o più precisamente le particelle, in almeno una dimensione. In questo intervallo, la fase dispersa con le dimensioni indicate può essere chiamata elementi approssimativi che si adattano alla descrizione: aerosol colloidali, emulsioni, schiume, idrosoli. Le particelle o goccioline presenti nelle composizioni in questione sono in gran parte influenzate dalla composizione chimica della superficie.

Soluzioni e sistemi colloidali

Si dovrebbe tenere conto del fatto che la dimensione della fase dispersa è una variabile difficile da misurare nel sistema. Le soluzioni sono talvolta caratterizzate da proprietà proprie. Per facilitare la percezione degli indicatori delle composizioni, i colloidi assomigliano a loro e sembrano quasi uguali. Ad esempio, se ha una forma solida dispersa in un liquido. Di conseguenza, le particelle non passeranno attraverso la membrana. Mentre altri componenti come ioni o molecole disciolti sono in grado di attraversarlo. Se lo analizziamo più semplicemente, si scopre che i componenti disciolti attraversano la membrana, ma le particelle colloidali non possono farlo con la fase in esame.

Apparizione e scomparsa delle caratteristiche del colore

A causa dell'effetto Tyndall, alcune di queste sostanze sono traslucide. Nella struttura dell'elemento è la diffusione della luce. Altri sistemi e composizioni hanno qualche tipo di tinta o sono completamente opachi, con un certo colore, anche se alcuni sono tenui. Molte sostanze familiari, tra cui burro, latte, panna, aerosol (nebbia, smog, fumo), asfalto, vernici, vernici, colla e schiuma di mare, sono colloidi. Questo campo di studi fu introdotto nel 1861 dallo scienziato scozzese Thomas Graham. In alcuni casi, un colloide può essere considerato una miscela omogenea (non eterogenea). Questo perché la distinzione tra materia "disciolta" e "granulare" può talvolta essere una questione di approccio.

Tipi di sostanze idrocolloidali

Questo componente è definito come un sistema colloidale in cui le particelle sono disperse in acqua. Gli elementi idrocolloidi, a seconda della quantità di liquido, possono assumere stati diversi, ad esempio gel o sol. Possono essere irreversibili (monocomponenti) o reversibili. Ad esempio, l'agar, il secondo tipo di idrocolloide. Può esistere negli stati gel e sol e alternare gli stati con l'aggiunta o la rimozione di calore.

Molti idrocolloidi sono ottenuti da fonti naturali. Ad esempio, la carragenina viene estratta dalle alghe, la gelatina dal grasso bovino e la pectina dalle bucce di agrumi e dalla sansa di mela. Gli idrocolloidi vengono utilizzati negli alimenti principalmente per influenzarne la consistenza o la viscosità (salsa). Utilizzato anche per la cura della pelle o come agente curativo dopo un infortunio.

Caratteristiche essenziali dei sistemi colloidali

Da queste informazioni è chiaro che i sistemi colloidali sono una sottosezione della sfera dispersa. A loro volta possono essere soluzioni (sol) o gel (gelatina). I primi, nella maggior parte dei casi, vengono creati sulla base della chimica vivente. Questi ultimi si formano sotto i sedimenti che si formano durante la coagulazione dei sol. Le soluzioni possono essere acquose con sostanze organiche, con elettroliti deboli o forti. Le dimensioni delle particelle della fase dispersa dei colloidi variano da 100 a 1 nm. Non possono essere visti ad occhio nudo. A causa della sedimentazione, la fase e il mezzo sono difficili da separare.

Classificazione per tipi di particelle in fase disperse

Colloidi multimolecolari. Quando, dopo la dissoluzione, atomi o molecole più piccole di sostanze (aventi un diametro inferiore a 1 nm) si combinano insieme per formare particelle di dimensioni simili. In questi sol, la fase dispersa è una struttura costituita da aggregati di atomi o molecole con una dimensione molecolare inferiore a 1 nm. Ad esempio, oro e zolfo. Questi sono tenuti insieme dalle forze di van der Waals. Di solito sono di natura liofila. Ciò significa un'interazione significativa delle particelle.

Colloidi ad alto peso molecolare. Si tratta di sostanze che hanno molecole di grandi dimensioni (le cosiddette macromolecole), che, una volta disciolte, formano un certo diametro. Tali sostanze sono chiamate colloidi macromolecolari. Questi elementi costituenti la fase dispersa sono solitamente polimeri aventi pesi molecolari molto elevati. Le macromolecole naturali sono amido, cellulosa, proteine, enzimi, gelatina, ecc. Quelle artificiali includono polimeri sintetici come nylon, polietilene, plastica, polistirolo, ecc. Di solito sono liofobi, il che significa in questo caso particelle di interazione debole.

Colloidi legati. Si tratta di sostanze che, una volta disciolte in un mezzo, si comportano come normali elettroliti a basse concentrazioni. Ma sono particelle colloidali con una maggiore componente enzimatica dei componenti dovuta alla formazione di elementi aggregati. Le particelle aggregate così formate vengono chiamate micelle. Le loro molecole contengono sia gruppi liofili che liofobici.

Micelle. Sono particelle raggruppate o aggregate formate dall'associazione di un colloide in soluzione. Esempi comuni sono saponi e detersivi. La formazione avviene al di sopra di una certa temperatura Kraft e al di sopra di una certa concentrazione critica di micellizzazione. Sono in grado di formare ioni. Le micelle possono contenere fino a 100 molecole o più, di cui lo stearato di sodio è un tipico esempio. Quando si dissolve in acqua, produce ioni.

Sistemi dispersi. Definizione. Classificazione.

Soluzioni

Nel paragrafo precedente abbiamo parlato soluzioni. Richiamiamo qui brevemente questo concetto.

Soluzioni sono detti sistemi omogenei (omogenei) costituiti da due o più componenti.

Sistema omogeneoè un sistema omogeneo, la cui composizione chimica e proprietà fisiche sono le stesse in tutte le parti o cambiano continuamente, senza salti (non ci sono interfacce tra le parti del sistema).

Questa definizione di soluzione non è del tutto corretta. Si riferisce piuttosto a soluzioni vere.

Allo stesso tempo, ci sono anche soluzioni colloidali, che non sono omogenei, ma eterogeneo, cioè. sono costituiti da diverse fasi separate da un'interfaccia.

Per ottenere una maggiore chiarezza nelle definizioni, viene utilizzato un altro termine: sistemi dispersi.

Prima di considerare i sistemi dispersi, parliamo un po’ della storia del loro studio e della comparsa di un termine come soluzioni colloidali.

Sfondo

Già nel 1845, il chimico Francesco Selmi, studiando le proprietà di varie soluzioni, notò che i fluidi biologici - siero e plasma sanguigno, linfa e altri - differiscono nettamente nelle loro proprietà dalle normali soluzioni vere, e quindi tali liquidi erano chiamati pseudo-soluzioni .

Colloidi e cristalloidi

Ulteriori ricerche in questa direzione, condotte a partire dal 1861 dallo scienziato inglese Thomas Graham, hanno dimostrato che alcune sostanze che si diffondono rapidamente e attraversano le membrane vegetali e animali cristallizzano facilmente, mentre altre hanno una bassa capacità di diffusione, non passano attraverso le membrane e non non cristallizzano, ma formano precipitati amorfi.

Graham ha nominato il primo cristalloidi, e il secondo – colloidi(dal greco kolla - colla ed eidos - gentile) o sostanze simili alla colla.

In particolare, si è riscontrato che sostanze in grado di formare sedimenti amorfi, come albumina, gelatina, gomma arabica, idrossidi di ferro e alluminio e alcune altre sostanze, diffondono nell'acqua lentamente rispetto alla velocità di diffusione di sostanze cristalline come sale da cucina, magnesio solfato, zucchero di canna, ecc.

La tabella seguente mostra i coefficienti di diffusione D per alcuni cristalloidi e colloidi a 18°C.

La tabella mostra che esiste una relazione inversa tra peso molecolare e coefficiente di diffusione.

Inoltre, si è scoperto che i cristalloidi hanno la capacità non solo di diffondersi rapidamente, ma anche di diffondersi rapidamente dializzare, cioè. passano attraverso le membrane, a differenza dei colloidi, che hanno dimensioni molecolari maggiori e quindi diffondono lentamente e non penetrano nelle membrane.

Come membrane vengono utilizzate le pareti della vescica di un toro, il cellophane, pellicole di rame-cianuro ferroso, ecc.

Sulla base delle sue osservazioni, Graham stabilì che tutte le sostanze possono essere suddivise in cristalloidi e colloidi.

I russi non sono d’accordo

Un professore dell’Università di Kiev si è opposto a una separazione così rigorosa delle sostanze chimiche IG Borschev(1869). L'opinione di Borshchev fu successivamente confermata dalla ricerca di un altro scienziato russo Weimarn, che dimostrò che la stessa sostanza, a seconda delle condizioni, può presentare le proprietà dei colloidi o dei cristalloidi.

Ad esempio, una soluzione di sapone in acqua ha le proprietà colloide e il sapone disciolto nell'alcol mostra proprietà soluzioni vere.

Allo stesso modo danno i sali cristallini, ad esempio il sale da cucina, disciolto in acqua vera soluzione, e nel benzene – soluzione colloidale e così via.

L'emoglobina o l'albumina d'uovo, che ha le proprietà dei colloidi, può essere ottenuta allo stato cristallino.

DI. Mendeleev credeva che qualsiasi sostanza, a seconda delle condizioni e della natura dell'ambiente, potesse presentare proprietà colloide. Attualmente qualsiasi sostanza può essere ottenuta allo stato colloidale.

Pertanto, non vi è alcun motivo per dividere le sostanze in due classi separate: cristalloidi e colloidi, ma possiamo parlare degli stati colloidale e cristalloide della sostanza.

Lo stato colloidale di una sostanza indica un certo grado della sua frammentazione o dispersione e la presenza di particelle colloidali in sospensione in un solvente.

Viene chiamata la scienza che studia le proprietà fisico-chimiche di sistemi eterogenei altamente dispersi e ad alto peso molecolare chimica dei colloidi.

Sistemi dispersi

Se una sostanza, che si trova in uno stato frantumato (disperso), è distribuita uniformemente nella massa di un'altra sostanza, allora tale sistema viene chiamato disperso.

In tali sistemi, viene solitamente chiamata la sostanza frammentata fase dispersa e l'ambiente in cui è distribuito lo è mezzo di dispersione.

Quindi, ad esempio, un sistema che rappresenta l'argilla agitata nell'acqua è costituito da piccole particelle di argilla sospese - la fase dispersa e l'acqua - il mezzo di dispersione.

Disperso i sistemi (frammentati) lo sono eterogeneo.

Vengono chiamati sistemi dispersi, a differenza di quelli eterogenei con fasi continue relativamente grandi microeterogeneo, e vengono chiamati sistemi colloidali dispersi ultramicroeterogeneo.

Classificazione dei sistemi dispersi

La classificazione dei sistemi dispersi viene spesso effettuata in base a grado di dispersione O stato di aggregazione fase dispersa e mezzo di dispersione.

Classificazione per grado di dispersione

Tutto sistemi dispersi In base alla dimensione delle particelle della fase dispersa, queste possono essere suddivise nei seguenti gruppi:

Per riferimento, ecco le unità di misura nel sistema SI:
1 m (metro) = 102 cm (centimetro) = 103 mm (millimetri) = 106 micron (micrometri) = 109 nm (nanometri).

A volte vengono utilizzate altre unità: mk (micron) o mmk (millimicron) e:
1 nm = 10 -9 m = 10 -7 cm = 1 mmk;
1 µm = 10 -6 m = 10 -4 cm = 1 µm.

Sistemi dispersi grossolani.

Questi sistemi contengono come fase dispersa le particelle più grandi con un diametro di 0,1 micron e oltre. Questi sistemi includono sospensioni E emulsioni.

Sospensioni sono sistemi in cui una sostanza solida si trova in un mezzo di dispersione liquido, ad esempio una sospensione di amido, argilla, ecc. in acqua.

Emulsioni sono chiamati sistemi di dispersione di due liquidi immiscibili, in cui le goccioline di un liquido sono sospese nel volume di un altro liquido. Ad esempio, olio, benzene, toluene nell'acqua o goccioline di grasso (diametro da 0,1 a 22 micron) nel latte, ecc.

Sistemi colloidali.

Hanno la dimensione delle particelle della fase dispersa da 0,1 µm a 1 µm(o da 10 -5 a 10 -7 cm). Tali particelle possono passare attraverso i pori della carta da filtro, ma non penetrano nei pori delle membrane animali e vegetali.

Particelle colloidali se hanno carica elettrica e gusci di ioni di solvatazione, rimangono in uno stato sospeso e, senza cambiare le condizioni, potrebbero non precipitare per molto tempo.

Esempi di sistemi colloidali includono soluzioni di albumina, gelatina, gomma arabica, soluzioni colloidali di oro, argento, solfuro di arsenico, ecc.

Sistemi molecolari dispersi.

Tali sistemi hanno dimensioni delle particelle non superiori a 1 mm. I sistemi molecolari dispersi includono vere soluzioni di non elettroliti.

Sistemi ionici dispersi.

Si tratta di soluzioni di vari elettroliti, come sali, basi, ecc., che si disintegrano in ioni corrispondenti, le cui dimensioni sono molto piccole e vanno ben oltre
10-8 cm.

Chiarimenti sulla rappresentazione delle soluzioni vere come sistemi dispersi.

Dalla classificazione qui fornita è chiaro che qualsiasi soluzione (sia vera che colloidale) può essere rappresentata come un mezzo disperso. Le soluzioni vere e colloidali differiranno nelle dimensioni delle particelle delle fasi disperse. Ma sopra abbiamo scritto dell'omogeneità delle soluzioni vere, e i sistemi di dispersione sono eterogenei. Come risolvere questa contraddizione?

Se ne parli struttura soluzioni vere, allora la loro omogeneità sarà relativa. Le unità strutturali delle vere soluzioni (molecole o ioni) sono molto più piccole delle particelle delle soluzioni colloidali. Pertanto possiamo dire che rispetto alle soluzioni e sospensioni colloidali, le vere soluzioni sono omogenee.

Se parliamo di proprietà vere soluzioni, allora non possono essere pienamente chiamate sistemi dispersi, poiché l'esistenza obbligatoria dei sistemi dispersi è la reciproca insolubilità della sostanza dispersa e del mezzo di dispersione.

Nelle soluzioni colloidali e nelle sospensioni grossolane, la fase dispersa e il mezzo di dispersione praticamente non si mescolano e non reagiscono chimicamente tra loro. Questo non si può assolutamente dire delle vere soluzioni. In essi, una volta disciolte, le sostanze si mescolano e persino interagiscono tra loro. Per questo motivo, le soluzioni colloidali differiscono nettamente nelle proprietà dalle soluzioni vere.

Le dimensioni di alcune molecole, particelle, cellule.

Man mano che le dimensioni delle particelle cambiano dalla più grande alla più piccola e viceversa, le proprietà dei sistemi dispersi cambieranno di conseguenza. In cui sistemi colloidali occupare per così dire posizione intermedia tra sospensioni grossolane e sistemi molecolari dispersi.

Classificazione in base allo stato di aggregazione della fase dispersa e del mezzo di dispersione.

Schiumaè una dispersione di gas in un liquido e nelle schiume il liquido degenera in pellicole sottili che separano le singole bolle di gas.

Emulsioni sono sistemi dispersi in cui un liquido viene frantumato da un altro liquido che non lo dissolve (ad esempio l'acqua nei grassi).

Sospensioni sono chiamati sistemi a bassa dispersione di particelle solide nei liquidi.

Le combinazioni di tre tipi di stati aggregativi consentono di distinguere nove tipi di sistemi dispersi:

Fase dispersa	Mezzo dispersivo	Titolo ed esempio
Gassoso	Gassoso	Non si forma alcun sistema disperso
Gassoso		Emulsioni gassose e schiume
Gassoso		Corpi porosi: pomice schiumata
	Gassoso	Aerosol: nebbie, nuvole
		Emulsioni: olio, panna, latte, margarina, burro
		Sistemi capillari: Liquido in corpi porosi, suolo, suolo
	Gassoso	Aerosol (polveri, fumi), polveri
		Sospensioni: pasta, fanghi, sospensioni, paste
		Sistemi solidi: leghe, calcestruzzo

I sol sono un altro nome per le soluzioni colloidali.

Vengono anche chiamate soluzioni colloidali sol(dal latino solutus - disciolto).

Vengono chiamati sistemi dispersi con un mezzo di dispersione gassoso aerosol. Le nebbie sono aerosol con una fase liquida dispersa, mentre la polvere e il fumo sono aerosol con una fase solida dispersa. Il fumo è un sistema più disperso della polvere.

Vengono chiamati sistemi dispersi con un mezzo di dispersione liquido lisoli(dal greco “lios” - liquido).

A seconda del solvente (mezzo di dispersione), ad es. acqua, alcol benzenico o etere, ecc., ci sono idrosoli, alcosoli, benzolo, eterosoli, ecc.

Sistemi coesi dispersi. Gel.

Sistemi dispersi può essere liberamente disperso E coesivamente dispersi a seconda dell'assenza o della presenza di interazione tra le particelle della fase dispersa.

A sistemi liberamente dispersi comprendono aerosol, lisoli, sospensioni ed emulsioni diluite. Sono fluidi. In questi sistemi, le particelle della fase dispersa non hanno contatti, partecipano al movimento termico casuale e si muovono liberamente sotto l'influenza della gravità.

Le immagini sopra mostrano sistemi liberamente dispersi:
Nelle immagini un B C raffigurato sistemi corpuscolari dispersi:
un, b- sistemi monodispersi,
V- sistema polidisperso,
Sull'immagine G raffigurato sistema a fibre disperse
Sull'immagine D raffigurato sistema film-disperso

- solido. Si formano quando le particelle della fase dispersa entrano in contatto, portando alla formazione di una struttura sotto forma di struttura o rete.

Questa struttura limita la fluidità del sistema disperso e gli conferisce la capacità di mantenere la sua forma. Tali sistemi colloidali strutturati sono chiamati gel.

Viene chiamata la transizione da un sol a un gel, che avviene a seguito di una diminuzione della stabilità del sol gelificazione(o gelatinizzazione).

Nelle immagini un B C raffigurato sistemi coesivi dispersi:
UN- gel,
B- coagulo con struttura densa,
V- coagulo con struttura sciolta “ad arco”.
Nelle immagini g, d raffigurato sistemi capillari dispersi

Polveri (paste), schiume– esempi di sistemi coesi dispersi.

Il suolo, formato a seguito del contatto e della compattazione di particelle disperse di minerali del suolo e sostanze humus (organiche), è anche un sistema coerentemente disperso.

Una massa continua di sostanza può essere penetrata da pori e capillari, formando sistemi dispersi capillarmente. Questi includono, ad esempio, legno, pelle, carta, cartone, tessuti.

Liofilia e liofobicità

Una caratteristica generale delle soluzioni colloidali è la proprietà della loro fase dispersa di interagire con il mezzo di dispersione. A questo proposito si distinguono due tipi di sol:

1. Liofobico(dal greco fobia - odio) E

2.Liofilo(dal greco philia – amore).

U liofobo Nei sol, le particelle non hanno affinità per il solvente, interagiscono debolmente con esso e formano attorno a sé un sottile guscio di molecole di solvente.

In particolare, se il mezzo di dispersione è l'acqua, vengono chiamati tali sistemi idrofobo, ad esempio, sol di metalli ferro, oro, solfuro di arsenico, cloruro d'argento, ecc.

IN liofilo sistemi esiste un'affinità tra la sostanza dispersa e il solvente. Le particelle della fase dispersa, in questo caso, acquisiscono un involucro più voluminoso di molecole di solvente.

Nel caso di un mezzo di dispersione acquoso, tali sistemi vengono chiamati idrofilo, come soluzioni di proteine, amido, agar-agar, gomma arabica, ecc.

Coagulazione dei colloidi. Stabilizzatori.

Sostanza all'interfaccia.

Tutti i liquidi e i solidi sono limitati da una superficie esterna sulla quale entrano in contatto con fasi di diversa composizione e struttura, ad esempio vapore, un altro liquido o un solido.

Proprietà della materia in questo superficie interfacciale, con uno spessore di diversi diametri di atomi o molecole, differiscono dalle proprietà all'interno del volume della fase.

All'interno del volume di una sostanza pura allo stato solido, liquido o gassoso, qualsiasi molecola è circondata da molecole simili.

Nello strato limite le molecole interagiscono con un altro numero di molecole (diverse rispetto all'interazione all'interno del volume della sostanza).

Ciò si verifica, ad esempio, all'interfaccia di un liquido o solido con il suo vapore. Oppure, nello strato limite, le molecole di una sostanza interagiscono con molecole di diversa natura chimica, ad esempio al confine di due liquidi reciprocamente scarsamente solubili.

Di conseguenza, sorgono differenze nella natura dell'interazione all'interno della maggior parte delle fasi e al confine di fase campi di forza legato a questa disuguaglianza. (Maggiori informazioni su questo argomento nella sezione Tensione superficiale di un liquido.)

Maggiore è la differenza nell'intensità delle forze intermolecolari agenti in ciascuna delle fasi, maggiore è l'energia potenziale della superficie interfasica, brevemente chiamata energia superficiale.

Tensione superficiale
Per stimare l'energia superficiale, viene utilizzata una quantità come l'energia superficiale libera specifica. È uguale al lavoro speso per la formazione di un'area unitaria di una nuova interfaccia di fase (assumendo una temperatura costante).
Nel caso di un confine tra due fasi condensate, questa quantità viene chiamata tensione al confine.
Quando si parla del confine di un liquido con i suoi vapori, si chiama questa quantità tensione superficiale.

Coagulazione dei colloidi

Tutti i processi spontanei avvengono nella direzione di diminuire l'energia del sistema (potenziale isobarico).

Allo stesso modo, i processi avvengono spontaneamente all'interfaccia di fase nella direzione della diminuzione dell'energia superficiale libera.

Minore è la superficie interfase, minore è l'energia libera.

E l'interfaccia di fase, a sua volta, è correlata al grado di dispersione della sostanza disciolta. Maggiore è la dispersione (particelle più piccole della fase dispersa), maggiore è l'interfaccia tra le fasi.

Così, nei sistemi dispersi sono sempre presenti forze che portano ad una diminuzione della superficie interfasica totale, cioè. all’ingrandimento delle particelle. Pertanto, si verifica la fusione di piccole goccioline nelle nebbie, nelle nuvole di pioggia e nelle emulsioni: l'aggregazione di particelle altamente disperse in formazioni più grandi.

Tutto ciò porta alla distruzione dei sistemi dispersi: nebbie e nubi piovose, piogge, emulsioni che si separano, soluzioni colloidali che coagulano, cioè vengono separati in un sedimento della fase dispersa (coagulato) e un mezzo di dispersione o, nel caso di particelle allungate della fase dispersa, si trasformano in un gel.

Viene chiamata la capacità dei sistemi frammentati di mantenere il loro grado di dispersione intrinseco stabilità aggregativa.

Stabilizzatori per sistemi dispersi

Come affermato in precedenza, i sistemi dispersi sono fondamentalmente termodinamicamente instabili. Maggiore è la dispersione, maggiore è l'energia superficiale libera, maggiore è la tendenza a ridurre spontaneamente la dispersione.

Pertanto, per ottenere stabilità, cioè sospensioni, emulsioni, soluzioni colloidali di lunga durata, è necessario non solo ottenere la dispersione desiderata, ma anche creare le condizioni per la sua stabilizzazione.

In considerazione di ciò, i sistemi dispersi stabili sono costituiti da almeno tre componenti: una fase dispersa, un mezzo di dispersione e un terzo componente - stabilizzatore del sistema disperso.

Lo stabilizzatore può essere di natura ionica o molecolare, spesso ad alto peso molecolare.

La stabilizzazione ionica dei sol dei colloidi liofobici è associata alla presenza di basse concentrazioni di elettroliti, creando strati limite ionici tra la fase dispersa e il mezzo di dispersione.

I composti ad alto peso molecolare (proteine, polipeptidi, alcol polivinilico e altri) aggiunti per stabilizzare i sistemi dispersi sono chiamati colloidi protettivi.

Adsorbiti all'interfaccia di fase, formano strutture reticolari e gelatinose nello strato superficiale, creando una barriera strutturale-meccanica che impedisce l'integrazione delle particelle della fase dispersa.

La stabilizzazione meccanico-strutturale è fondamentale per la stabilizzazione di sospensioni, paste, schiume ed emulsioni concentrate.