Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию

Агрегатное состояние		Название системы	Примеры
Среда	Фаза
Газ	Газ	Система не образуется	-
Газ	Жид	Аэрозоль	Туман
Газ	Тв	Аэрозоль	Дымы, порошки
Жид	Газ	Газовые эмульсии	Пены
Жид	Жид	Эмульсии	Кремы
Жид	Тв	Золи	Суспензии, гели, пасты
Тв	Газ	Пористые среды	Твёрдые пены, фильтры, сорбенты, мембраны
Тв	Жид	Твёрдые эмульсии	Мембраны
Тв	Тв	Композиты	Сплавы, покрытия, плёнки

Классификация дисперсных частиц по размерам

Самыми малыми дисперсными частицами являются наночастицы. Наночастицы содержат несколько сотен (или менее) атомов. Они имеют сложную внутреннюю структуру. Важная особенность наночастиц по сравнению с более крупными частицами заключается в том, что из-за предельно малых размеров у них отсутствует различие между поверхностными и объёмными свойствами. К числу наиболее известных наночастиц относят фуллерены. Характерная особенность – зависимость свойств от размеров, т.е. наличие размерных (масштабных) эффектов. d_cp=1-10 нм.

Высокодисперсные частицы благодаря своим малым размерам способны участвовать в броуновском движении. d_cp=10 нм – 1 мкм.

Грубодисперсные системы вследствие отличия их плотности от плотности среды быстро оседают или всплывают, что приводит к расслоению фаз и к «гибели» дисперсной системы.

Классификация дисперсных частиц по форме

1. Объёмные (трёхмерные) частицы: все три размера (h, l, d) одинаковы и находятся в дисперсном интервале (от 1 нм до 10 мкм). Фуллерены, нанокластеры, порошки.

2. Поверхностные (двухмерные) частицы: дисперсному интервалу отвечает только один размер (толщина d), а 2 других значения могут иметь макроспкопические значения. Наноплёнки, покрытия.

3. Линейные (одномерные): очень тонкие нити, волокна; интервалу дисперсных размеров отвечает поперечный размер. Нанотрубки.

Классификация дисперсных частиц по строению

Фазовые частицы. Такие частицы представляют собой малые объёмы макроскопической фазы вещества. Они могут находиться в 3 агрегатных состояниях: в виде твёрдых частиц (микрокристаллы), небольших жидких капель или тонких плёнок, газовых пузырей. Основная особенность определяется их большой удельной поверхностью.

Псевдофазные (коллоидные) частицы. Большая группа дисперсных частиц имеет сложное и своеобразное строение, которое нельзя отнести к одному из 3 агрегатных состояния. Яркий пример – мицеллы.

Классификация дисперсных частиц по химическому составу

1. Неорганические;

2. Органические;

3. Полимерные;

4. Биополимерные.

Размерные эффекты, наблюдаемые в дисперсных системах

Размерные эффекты, наблюдаемые в дисперсных системах можно разделить на две большие группы:

1. Эффекты, связанные с кривизной поверхностей жидкости или газовой дисперсной частицы.

• Зависимость поверхностного натяжения жидкости от радиуса капли или газового пузырька жидкости;

• Зависимость давления насыщенного пара (p_r) от радиуса и знака кривизны (выпуклой или вогнутой) поверхности жидкости на границе с газом;

• Зависимость капиллярного давления (p_c) от радиуса поверхности жидкости.

2. Изменение физических и химических свойств, обусловленных малыми размерами дисперсных частиц; от размера частиц, в частности, зависят:

• Кристаллическая структура и степень симметрии кристаллической решётки;

• Термодинамические параметры: теплоёмкость, температура плавления (кристаллизации), температура Дебая;

• Механические свойства: прочность и пластичность;

• Химические свойства, например каталитическая активность.

Важная особенность размерных эффектов – их уникальность. Т.е. для проявления какого-либо свойства для разных частиц нужен свой определённый размер.

Размерные эффекты чаще проявляются в ультрадисперсных системах, т.е. в наносистемах.

Некоторые размерные эффекты в наносистемах имеют квантовый характер.