分散系

IUPAC定义

包含多于一相的材料，其中至少一相由细分的相域组成，通常在胶体尺寸范围内，分散在整个连续相中。

注 1：修改参考文献中的定义。

分散体是一种系统，其中一种材料的分布颗粒分散在另一种材料的连续相中。 两相可以处于相同或不同的物质状态。

分散体以多种不同方式分类，包括粒子相对于连续相粒子的大小、是否发生沉淀以及布朗运动的存在。 通常，大到足以沉降的颗粒分散体称为悬浮液，而小颗粒的分散体称为胶体和溶液。

分散体不显示任何结构； 即，分散在液体或固体基质（分散介质）中的颗粒（或在乳液的情况下：液滴）被假定为统计分布。 因此，对于分散体，通常假设渗流理论能够恰当地描述它们的性质。

然而，渗流理论只有在它所描述的系统处于或接近热力学平衡时才能应用。 关于分散体（乳液）结构的研究很少，尽管它们种类繁多并且在世界范围内用于无数应用（见下文）。

在下文中，将仅讨论分散相直径小于 1 µm 的此类分散体。 要了解此类分散体（包括乳液）的形成和性质，必须考虑分散相呈现出一个表面，该表面被不同的表面覆盖（湿润），因此形成界面（化学）。 必须创建两个表面（这需要大量的能量），并且界面张力（表面张力的差异）不能补偿能量输入，如果有的话。

实验证据表明，分散体的结构与任何类型的统计分布（这将是热力学平衡系统的特征）有很大不同，但相反显示类似于自组织的结构，这可以用非平衡热力学来描述。 这就是为什么一些液体分散体在分散相浓度高于临界浓度（取决于粒径和界面张力）时变成凝胶甚至固体的原因。 此外，还解释了在绝缘基质中分散导电相的系统中导电性的突然出现。

分散是（在固体分散在液体中的情况下）团聚颗粒彼此分离的过程，并且在液体分散介质的内表面和分散颗粒的表面之间产生新的界面。 分子扩散和对流促进了该过程。

关于分子扩散，分散是由于引入材料在整个散装介质中浓度不均而发生的。 当分散的材料首先被引入散装介质中时，它被引入的区域随后具有比散装介质中任何其他点更高的材料浓度。 这种不均匀分布导致浓度梯度，驱动颗粒在介质中分散，从而使整个体积的浓度保持恒定。 关于对流，本体中流动路径之间的速度变化促进了分散材料在介质中的分布。

尽管这两种传输现象都有助于材料分散到主体中，但在主体中存在明显湍流的情况下，分散机制主要由对流驱动。 在本体中很少或没有湍流的情况下，扩散是分散过程中的主要机制，其中分子扩散能够促进长时间的分散。 这些现象反映在常见的现实世界事件中。 添加到水中的一滴食用色素中的分子最终会分散在整个培养基中，分子扩散的影响更为明显。 然而，用勺子搅拌混合物会在水中产生湍流，从而通过对流主导的分散加速分散过程。

术语分散还指颗粒聚集在一起形成附聚物或聚集体的程度的物理性质。 虽然这两个术语经常互换使用，但根据 ISO 纳米技术定义，附聚物是弱结合的粒子的可逆集合，例如通过范德华力或物理纠缠，而聚集体是