Dacă particulele fazei disperse au dimensiuni mult mai mari decât particulele solventului atunci amestecarea omogenă nu mai este posibilă iar sistemul este eterogen. Solvenţii au dimensiuni uzuale de maxim 10-9 m iar în cazul sistemelor eterogene, faza dispersă va avea dimensiuni superioare acestei valori cu mai multe ordine de mărime; sistemele au în acest caz două faze (sistem bifazic) separate de o suprafaţă de contact numită interfaţă. Cu cât particulele fazei disperse sunt mai mici cu atât aria interfeţei corespunzătoare unei mase date este mai mare. Noţiunea de “solvent” îşi pierde sensul şi este înlocuită cu aceea de “mediu continuu”.
Particulele fazei disperse au ca mărimi caracteristice asociate: raza echivalentă şi suprafaţa specifică, Ss, definită ca aria interfeţelor a 1 gram de particule dispersate.
Scăderea razei echivalente duce la creşterea suprafeţei specifice şi împarte domeniul sistemelor disperse heterogene în trei categorii, Fig. 5.3:
- sisteme ultramicroeterogene, numite şi sisteme coloidale care au re = 10-7- 10-5 cm.
- sisteme microeterogene care au particulele fazei disperate mai mari, re = 10-5-10-3 cm şi proprietăţi asemănătoare cu ale sistemelor coloidale
- sisteme grosiere care au re>10-3cm şi care au tendinţă mare de destabilizare prin sedimentare. În figura 5.3 sunt prezentate intuitiv metodele de obţinere a sistemelor (ultra)microeterogene:
a) condensarea sistemelor moleculare: pe cale chimică prin reacţii cu formare de compuşi greu solubili şi pe cale fizică prin condensarea vaporilor de fază dispersă (obţinuţi pe cale termică), prin evaporarea solventului, prin înlocuirea parţială a unui solvent cu un nonsolvent etc.
b) dispersarea sistemelor grosiere: pe cale chimică în procedeul numit peptizare, procedeu utilizat rar şi selectiv sau pe cale fizică prin diferite procese de mărunţire desfăşurate în mori coloidale, cu ultrasunete sau în arc electric.
|
|
Fig. 5.3 Variaţia suprafeţei specifice cu dimensiunile razei echivalente la sistemele disperse
|
Sistemele eterogene astfel formate se purifică prin dializă sau electrodializă şi se stabilizează prin adaos de cantităţi mici şi controlate de electroliţi, de substanţe tensioactive sau de compuşi macromoleculari.
Substanţele tensioactive (surfactanţii) sunt compuşi organici care conţin o parte hidrocarbonată lungă, cu mai mult de opt atomi de carbon, simplă sau ramificată şi o parte polară sau ionică, (anionică sau cationică), Fig. 5.4:
Fig. 5.4 Diferite tipuri de substanţe tensioactive
Substanţele tensioactive au proprietatea de a scădea tensiunea superficială a oricărui sistem în care sunt (parţial) solubile. Aceste substanţe se pot “lega” fizic sau chimic atât de particule nepolare sau cu polaritate redusă (prin partea hidrocarbonată) cât şi de particulele puternic polare sau ionice (prin partea polară sau ionică) scăzând tensiunea interfacială a sistemelor (ultra)microeterogene, realizându-se astfel stabilizarea lor. Din clasa substanţelor tensioactive fac parte săpunurile şi detergenţii. Întrucât utilizarea lor în zilele noastre se face pe scară largă, se pune problema comportamentului lor la deversare odată cu apele reziduale.
Caracterul biodegradabil - respectiv proprietatea substanţei de a putea fi transformată prin reacţii biochimice în compuşi cu moleculă mai mică şi netoxici – este mai accentuat la substanţele tensioactive neionice (de exemplu fenloi polietoxilaţi), fiind practic nul la substanţele tensioactive ionice cu grupare hidrocarbonată aromatică.
