Sisteme Disperse

Definiţia şi clasificarea sistemelor disperse

Prin sistem dispers înţelegem un amestec de două sau mai multe substanţe, având două componente: dispersantă (solventul) şi dispersată (solvitul). Solventul reprezintă elementul activ, iar solvitul elementul relativ pasiv, deoarece şi acesta influenţează caracteristicile sistemului.

Concentraţia

Pentru caracterizarea sistemelor disperse din punct de vedere cantitativ se foloseşte un parametru intensiv de stare numit concentraţie. În SI (sistemul internaţional de mărimi şi unităţi) concentraţia se măsoară prin numărul de Kmoli de solvit pe unitatea de volum de soluţie (Kmoli/m3) şi este numită concentraţie molară (molaritate): solutiesolvitmVCν= , []3 mKmolCISm=

Concentraţia molală (molalitate) reprezintă numărul de moli de solvit la 1 kg de solvent.

Concentraţia procentuală de masă exprimă masa de solvit aflată în 100 de grame de solvent, în timp ce concentraţia volumică arată câte grame de solvit se găsesc în 100 ml de soluţie.

Concentraţia normală (normalitate) pentru soluţii de electrolit reprezintă numărul de echivalent de solvit la 1 litru de soluţie (un echivalent este egal cu cantitatea de substanţă care conţine NA de sarcini electrice elementare).

Clasificarea sistemelor disperse

Sistemele disperse se clasifică în funcţie de dimensiunile particulelor, starea de agregare a dispersantului, afinitatea dintre componenţi sau tipul fazelor componente (faza reprezintă o parte omogenă a unui sistem, la suprafeţele de separare de celelalte părţi apărând variaţii bruşte ale proprietăţilor fizico - chimice).

Pentru a caracteriza complet un sistem dispers, trebuie luate în considerare toate aceste criterii.

1. Pornind de la dimensiunile particulelor solvitului, se defineşte gradul de dispersie Δ ca fiind inversul diametrului particulelor solvitului d: d1=Δ

în funcţie de care se disting:

- soluţii adevărate (moleculare) Δ > 109 m-1, d < 1 nm, aceasta este invizibilă la microscopul optic sau la ultramicroscop

- soluţii coloidale 107 m-1 < Δ < 109 m-1, 1 nm < d < 100 nm, vizibil la ultramicroscop

- suspensii Δ < 107 m-1, d > 100 nm, vizibilă la microscopul optic sau chiar cu ochiul liber.

Deoarece în aplicarea acestui criteriu de clasificare se porneşte de la premisa ca particulele solvitului sunt sferice, nu putem

Noţiuni de fizica sistemelor disperse

aplica această clasificare hidrocarburilor care sunt molecule lungi.

2. În funcţie de starea de agregare a solventului (solvitul putând fi gaz, lichid sau solid) sistemele disperse pot fi:

- gazoase – substanţa dispersantă este un gaz (amestecurile gazoase, vaporii în aer, ceaţa)

- lichide – substanţa dispersantă este un lichid (lichide nemiscibile, lichid în gaz, soluţii de electrolit)

- solide – substanţa dispersantă este un solid (unele aliaje)

3. În funcţie de afinitatea dintre componenţi sistemele disperse sunt:

- liofile (există afinitate între solvit şi solvent)

- liofobe (nu există afinitate între solvit şi solvent)

4. Din punct de vedere al tipului fazelor componente sistemele disperse pot fi:

- monofazice, care pot fi omogene (proprietăţi identice în toate punctele sistemului) şi neomogene (proprietăţile diferă de la un punct la altul)

- polifazice - heterogene: între părţile componente există suprafeţe de separare. (ceaţa, aerosoli, spuma : lichid şi gaz, gel : solid cu lichid)

În organism există soluţii adevărate, coloizi şi suspensii în care dispersantul este lichid, comportamentul lichidelor biologice fiind complex, având proprietăţi conjugate tuturor celor trei clase de sisteme disperse.

De exemplu, sângele este soluţie pentru cristaloizi (Na, Cl, K), coloid (deoarece conţine proteine: serumalbumine, globuline), suspensie (datorită prezenţei elementelor figurate).

Lichidul cefalo rahidian (LCR) are substanţe cristaloide, deci este soluţie, în concentraţie scăzută are şi albumine, deci este coloid, are şi foarte rare celule endoteliale şi limfocite, fiind astfel reprezentată şi componenta de