Дисперсні системи: загальна характеристика та класифікація

Колоїдна хімія - наука, яка вивчає методи отримання, склад, внутрішню структуру, хімічні та фізичні властивості дисперсних систем. Дисперсні системи - це системи, які складаються з роздроблених частинок (дисперсна фаза), розподілених у навколишньому (дисперсної) середовищі: газах, рідинах або твердих тілах. Розміри частинок дисперсійної фази (кристаликів, крапельок, бульбашок) відрізняються ступенем дисперсності, величина якої прямо пропорційна розміру часток. Крім цього, дисперсні частинки розрізняють і за іншими ознаками, як правило, по агрегатним станом дисперсної фази і середовища.

Дисперсні системи та їх класифікація

Всі дисперсійний системи за розміром частинок дисперсійної фази можна класифікувати на молекулярно-іонні (менше одного нм), колоїдні (від одного до ста нм), Грубодисперсні (більше ста нм).

Молекулярно-дисперсні системи. Зазначені системи містять частинки, розмір яких не перевищує одного нм. До даної групи відносяться різноманітні істинні розчини неелектролітів: глюкози, сечовини, спирту, сахарози.

Грубодисперсні системи характеризуються найбільш великими частками. До них відносять емульсії і суспензії. Дисперсні системи, у яких тверда речовина локалізується в рідкому дисперсійному середовищі (розчин крохмалю, глини), називаються суспензиями. Емульсії - це системи, які отримують в результаті змішування двох рідин, де одна у вигляді крапельок дисперговані в іншій (масло, толуол, бензол у воді або крапельки триацилгліцеролів (жиру) в молоці.

Колоїдні дисперсні системи. У них розміри колоїдних частинок досягають до 100 нм. Такі частинки легко проникають через пори паперових фільтрів, однак не проникають через пори біологічних мембран рослин і тварин. Оскільки колоїдні частки (міцели) мають електрозарядов і сольватні іонні оболонки, завдяки яким вони залишаються в підвішеному стані, вони досить тривалий час можуть не випадати в осад. Яскравим прикладом колоїдної системи є розчини желатину, альбуміну, гуммиарабика, колоїдні розчини золота і срібла.

Ступінь дисперсності дозволяє розрізнити гомогенні і гетерогенні дисперсні системи. В гомогенних дисперсних системах частинки фази подрібнені до молекул, атомів та іонів. Прикладом таких дисперсійних систем може бути розчин глюкози у воді (молекулярно-дисперсна система) і кухонної солі у воді (іонно-дисперсна система). Вони є істинними розчинами. Розмір молекул дисперсної фази не перевищує одного нанометра.

Дисперсні системи та розчини

З усіх представлених систем і розчинів у житті живих організмів найбільше значення мають колоїдні дисперсні системи. Як відомо, хімічної основою існування живого організму є обмін білків в ньому. У середньому концентрація білків в організмі становить від 18 до 21%. Більшість білків розчиняються у воді (концентрація якої в організмі людини і тварин становить приблизно 65%) і утворюють колоїдні розчини.

Розрізняють дві групи колоїдних розчинів: рідкі (золи) та гелевидні (гелі). Всі процеси життєдіяльності, які відбуваються в живих організмах, пов`язані з колоїдним станом матерії. У кожній живій клітині біополімери (нуклеїнові кислоти, білки, гікозаміноглікани, глікоген) знаходяться у вигляді дисперсних систем.

Колоїдні розчини широко поширені і в неживій природі. До таких розчинів відносять нафту, тканини, пластмаси, синтетичні волокна. Безліч харчових продуктів можна віднести до колоїдних розчинів: кефір, молоко і т.д. Більшість лікарських препаратів (сироватки, антигени, вакцини) є колоїдними розчинами. До колоїдних розчинів відносять і фарби.