Дисперсные системы: теория и практика

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

ДИСПЕРСНЫЕ  СИСТЕМЫ

ТЕОРИЯ  И ПРАКТИКА

Методические указания 

Казань

Издательство КНИТУ

2018

УДК 54(076)
ББК Гя7

Д48

Печатаются по решению методической комиссии 

института нефти, химии и нанотехнологии

Рецензенты:

проф. М. Б. Газизов 
проф. Н. Б. Березин 

Составители:

Е. Е. Стародубец 

Т. П. Петрова 

Н. Ш. Мифтахова 

Д48

Дисперсные системы. Теория и практика : методические 
указания / сост.: Е. Е. Стародубец, Т. П. Петрова, Н. Ш. Мифтахова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. 
ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2018. – 52 с.

Содержат 
примеры 
решения 
заданий, 
задания 
для 

самостоятельной работы, а также лабораторные работы.

Предназначены
для студентов, обучающихся по химико
технологическим направлениям подготовки и специальностям.

Подготовлены на кафедре неорганической химии.

УДК 54(076)
ББК Гя7

ВВЕДЕНИЕ

Дисперсные системы в курсе общей химии изучаются в ряду 

таких разделов, как строение атома, химическая связь, и имеют 
основополагающее значение для изучения последующих разделов по 
термодинамике 
химических 
процессов, 
кинетике, 
химическому 

равновесию, закономерностям протекания химических процессов. 
В содержание раздела по дисперсным системам входят общие 
представления 
о 
растворах, 
их 
различии 
по 
содержанию 

растворенного вещества, представления о способах выражения 
концентрации растворов. Также предметом рассмотрения раздела по 
дисперсным системам являются коллигативные свойства растворов.

Настоящие методические указания состоят из теоретической и 

практической частей. В теоретической части даны определения 
насыщенных, 
ненасыщенных, 
пересыщенных, 
разбавленных, 

концентрированных растворов; представлены формулы различных 
способов выражения концентрации веществ в растворах; показано 
влияние растворенного вещества на температуру кипения, замерзания 
раствора и т.д.

С целью глубокого усвоения теоретического материала в 

практической 
части
приведены 
примеры 
вычислений 
для 

приготовления растворов с различной концентрацией растворенного 
вещества; решение задач по коллигативным свойствам растворов. 
Завершают практическую часть пособия вопросы, задания и задачи 
для самостоятельной работы.

Неотъемлемой частью изучения раздела по дисперсным 

системам в вузе является эксперимент. В настоящей работе изложен 
подробный 
алгоритм 
выполнения 
лабораторных
работ 
по

приготовлению растворов с заданной массовой долей и заданной 
молярной концентрацией вещества растворением безводного вещества 
или кристаллогидрата в воде.

В методических указаниях используются единицы физических 

величин в соответствии с Международной системой единиц (СИ) и 
номенклатура 
химических 
соединений 
в 
соответствии 
с 

Международной системой IUPAK (ИЮПАК).

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 

Общие понятия о дисперсных системах

Абсолютно чистых веществ в природе практически не 

существует. Даже небольшое количество примесей приводит к 
образованию смеси веществ, обладающей свойствами, отличными от 
свойств чистого вещества. Системы, в которых очень мелкие частицы 
одного вещества (дисперсной фазы) равномерно распределены в 
объеме другого вещества (дисперсионной среды), называются 
дисперсными системами.

По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной 

среды различают несколько типов дисперсных систем (табл. 1).

Таблица 1

Типы дисперсных систем

Дисперсная 

среда

Дисперсная 

фаза

Тип 

дисперсионной 

системы

Примеры

Газ

Жидкость
Аэрозоль
Туман, облака

Твердое 
вещество

Дым, смог,

пыль в воздухе

Жидкость

Газ
Пена
Газированная 

вода

Жидкость
Эмульсия
Молоко, 
майонез

Твердое 
вещество

Золь, 

суспензия

Паста, ил, 
цементный 

раствор

Газ
Твердая пена

Поролон, 
пористый 
шоколад

Твердое 
вещество

Жидкость
Гель
Желе, мази, 
тушь, помада

Твердое 
вещество

Твердый золь
Горные 
породы, 

цветные стекла

По размеру частиц дисперсной фазы различают взвеси,

коллоиды, истинные растворы (рис. 1).

Дисперсные системы

Истинные        Тонкодисперсные          Грубодисперсные
растворы              (коллоиды)
(взвеси)

10−10
10−9
10−7
10−5

Размер частиц, м

Рис. 1. Деление дисперсных систем по размерам частиц 

дисперсной фазы

Из 
грубодисперсных 
систем 
наиболее 
распространены 

суспензии 
и 
эмульсии. 
Для 
суспензий 
характерно 
явление 

седиментации — осаждения частиц твердой дисперсной фазы под 
действием силы тяжести или центробежных сил. Если плотности 
дисперсионной фазы и дисперсионной среды близки, то седиментация 
идет медленно, и суспензии называют взвесями. Суспензиями 
являются многие строительные материалы, например краски, побелка, 
бетон, цементный раствор и др.

Эмульсии с течением времени могут расслаиваться. Многие 

лекарственные, косметические средства, пестицидные препараты 
являются эмульсиями. 

При достаточно малых размерах частиц дисперсной фазы         

(10–9
–
10–7
м) дисперсные системы называют коллоидными 

растворами. Для них характерно явление опалесценции, связанное со 
способностью рассеивать падающий свет за счет частиц дисперсной 
фазы, которые по размерам сравнимы с длиной волны излучения. 
Например, при пропускании через коллоидный раствор луча света в 
нем появляется светящаяся дорожка (эффект Тиндаля).

Важнейшие виды коллоидных систем — это золи и гели. Для 

золей характерно явление коагуляции, т. е. укрупнение частиц дисперсной фазы за счет сталкивания друг с другом с течением времени. 
При длительном хранении золи
могут превращаться в гели, 

дисперсная фаза и дисперсная среда при этом меняются ролями. Гели
по сравнению с золями имеют пониженную текучесть и представляют 
собой студнеобразную коллоидную систему. Однако при нагревании 
гель может снова превратиться в золь.

Истинными 
растворами
называют 
гомогенные 
системы 

переменного состава с размером частиц < 10–9м, состоящие из двух 
или более компонентов. Растворитель и растворённые вещества 
называют компонентами раствора. За растворитель принимается 
вещество, которое имеет то же агрегатное состояние, что и раствор. 
Если все вещества раствора находятся в одном и том же агрегатном 
состоянии, то растворителем считается вещество, которое имеется в 
большем количестве. 

Растворы делятся по агрегатному состоянию на твёрдые,

жидкие и газообразные. Примером газообразного раствора может 
быть воздух — раствор кислорода и других газов в азоте. К жидким 
растворам относится морская вода, содержащая растворенные 
неорганические соли. Твердыми растворами являются многие сплавы 
металлов: чугун, латунь, бронза, медный монетный сплав (медь, 
олово, марганец), никелевый монетный сплав (медь, никель), сплав 
для золотых ювелирных украшений (золото, медь, серебро, цинк и 
др.). 

Жидкие растворы

Наиболее значимую роль в природе, в химических и 

биохимических процессах играют жидкие растворы, в
которых 

растворителем является вода. Для характеристики растворимости 
кристаллических веществ в воде используют понятие «растворимость 
вещества». Растворимость вещества — это максимально возможное 
содержание вещества в растворе. Растворимость выражают числом 
граммов вещества, которое растворяется в 100 г воды (прил. 1). 
Растворимости веществ значительно различаются и определяются 
природой как самого вещества, так и растворителя. 

По растворимости в воде вещества делят:
— на растворимые (соли щелочных металлов, соли аммония и 

др.): в 100 г воды при 20 °C растворяется не менее 1 г вещества, в 
таблице растворимости они обозначаются буквой р;

—
малорастворимые (гидроксид кальция, хлорид свинца, 

сульфат серебра и др.): в 100 г воды при 20 °C растворяется менее 1 г
вещества, обозначаются буквой м;

—
труднорастворимые (сульфат бария, карбонат кальция, 

гидроксид железа (III)): в 100 г воды при 20 °C растворяется менее 
0,001 г вещества, обозначаются буквой н.