- •Т. Е. Иванова коллоидная химия
- •Оглавление
- •Введение
- •I. Предмет коллоидной химии. Общая характеристика поверхностных явлений и дисперсных систем, их классикации. Значение коллоидной химии.
- •1. 1. Предмет коллоидной химии. Признаки объектов коллоидной химии
- •3. Классификация по межфазному взаимодействию
- •4 . Классификация по фазовой различимости
- •5. Классификация по агрегатному состоянию
- •1. 3. Классификация поверхностных явлений
- •Таким образом, разработка любых химико-технологических процессов требует знания теоретических основ явлений и систем, изучаемых коллоидной химией.
- •II. Получение и очистка коллоидных систем
- •II. 1. Получение коллоидных систем
- •Диспергационные методы
- •Метод пептизации
- •2) Конденсационные методы
- •II. 2. Очистка коллоидных систем
- •Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем
- •2. Светорассеяние токопроводящими частицами
- •Лекция 5 термодинамика поверхностного слоя. Поверхностное натяжение
- •5.1. Общая характеристика поверхностного слоя и его энергия. Два метода описания поверхностного слоя
- •5.2. Фундаментальные уравнения Гиббса для гетерогенных систем. Термодинамическое определение поверхностного натяжения.
- •5.3. Уравнение Гиббса-Гельмгольца для внутренней полной удельной поверхностной энергии.
- •5.4. Температурные зависимости энергетических параметров поверхностного слоя.
- •Работа адгезии и когезии.
- •6.Капиллярные явления. Уравнение Лапласа –Юнга.
- •Уровень жидкости в капиллярах . Уравнение Жюрена
- •Адсорбция на границе жидкость-газ.
- •§1 Уравнение адсорбции Гиббса.
- •Анализ уравнения Гиббса. Поверхностная активность.
- •Построение изотермы Гиббса. Вид изотермы адсорбции.
- •Поверхностно-активные вещества. Строение адсорбционного слоя.
- •Весы Лэнгмюра.
- •Уравнение Шишковского. Переход от уравнения Шишковского к уравнению Лэнгмюра.
- •Изотерма адсорбции Лэнгмюра.
- •Анализ уравнения Лэнгмюра.
- •Работа адсорбции.
- •1. Общие определения. Способы выражения адсорбции
- •2. Природа адсорбционных сил.
- •Адсорбция электролитов. Ионный обмен.
- •Классификация и методы получения ионитов. Иониты По происхождению По составу По знаку заряда обменивающихся ионов
- •Физико – химические характеристики ионитов.
- •Изотерма ионного оьмена.
- •Применение ионного обмена.
- •Кинетика адсорбции.
- •Лекция 10. Агрегативная устойчивость дисперсных систем
- •Факторы агрегативной устойчивости коллоидных систем.
- •Термодинамические факторы устойчивости.
- •Структурно-механический фактор устойчивости
- •Энтропийный фактор устойчивости.
- •Коагулирующее действие электролитов.
- •Теории электролитной коагуляции.
- •Химическая теория Дюкло.
- •Электростатические теории
- •Теория устойчивости гидрофобных коллоидов. (длфо)
- •Электростатические силы отталкивания
- •1 Случай.
- •2 Случай.
- •3 Случай.
- •Гетерокоагуляция и гетероадагуляция.
- •Структурно – механические свойства дисперсных систем.
- •Типы коллоидных структур.
- •Вязкость дисперсных систем.
- •Упруго-пластические свойства дисперсных систем.
- •Иванова Татьяна Евгеньевна коллоидная химия Поверхностные явления и дисперсные системы
- •Издательство государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
- •625000, Тюмень, ул. Володарского, 38.
- •625039, Тюмень, ул. Киевская, 52.
1. 3. Классификация поверхностных явлений
Двумя основными признаками коллоидной химии являются гетерогенность и дисперсность, что предполагает наличие высокоразвитой межфазной поверхности, обладающей значительной поверхностной энергией Gs. Наличие свободной поверхностной энергии приводит к возможности ряда специфических поверхностных явлений, сопровождающихся превращением ее в другие виды энергии. Учение о поверхностных явлениях составляет первую половину курса коллоидной химии.
Классифицировать поверхностные явления можно, используя объединенное уравнение Ι и ΙΙ начал термодинамики:
dG = -SdT + VdP + σds + Σμini + φdq ,
где G - энергия Гиббса; S - энтропия; T - температура; V - объем; σ - поверхностное натяжение; s - площадь межфазной поверхности; μi - химический потенциал компонента i; ni - число молей компонента i; φ - электрический потенциал ; q - количество электричества.
Различным поверхностным явлениям (изменение реакционной способности с изменением дисперсности; адгезия и смачивание; капиллярная конденсация; адсорбция; электрические явления) соответствуют 5 возможных превращений поверхностной энергии σds: в энергию Гиббса dG; в теплоту -SdT; в механическую энергию VdP; в химическую энергию μidni; в электрическую энергию φdq. На основе знаний о поверхностных явлениях во второй части курса рассматриваются свойства дисперсных систем.
1. 4. Значение коллоидной химии
Гетерогенность – важнейший, универсальный признак объекта коллоидной химии. Все тела имеют поверхность. Процессы происходящие на ней, рассматриваются в коллоидной химии. Поэтому практически все природные тела и системы, а также системы в различных технологических процессах, окружающие нас предметы, могут рассматриваться как объекты коллоидной химии. В этом состоит всеобъемлющий, фундаментальный и общенаучный характер коллоидной химии.
Значение коллоидной химии трудно переоценить. Она дает нам представление о сущности множества явлений, связанных с гетерогенно-дисперсным состоянием окружающих нас систем.
Представления коллоидной химии используются во многих отраслях науки и техники: астрономии и метеорологии, почвоведении и биологии, агрохимии, материаловедении и других. Коллоидно-химические методы применяются в большинстве отраслей промышленности: пищевой, текстильной, кожевенной, резиновой, фармацевтической, металлургической, производстве искусственных волокон. Коллоидная химия является теоретической основой получения новых материалов с заданными свойствами.
Огромна роль коллоидной химии в химической технологии. Это связано с тем, что большинство процессов химической технологии протекают на границе раздела фаз, поэтому велика роль поверхностных явлений. Приведем примеры таких процессов: конденсация, кристаллизация, флотация, фильтрация, отстаивание, измельчение, гранулирование, спекание, крашение, пропитка и т.д. Все эти процессы основаны на таких явлениях, как смачивание, адсорбция, седиментация, коагуляция, зарождение новой фазы. В химической технологии велика роль адсорбентов и катализаторов. Это тоже дисперсные системы. Адсорбция имеет место в процессах разделения, очистки веществ, хроматографии. Поскольку земная кора состоит по существу из различного рода коллоидных систем (грунты, минералы, нефть, пластовые воды и т.д.), то процессы, происходящие в земной коре, имеют физико-химическую природу и связаны с коллоидным состоянием большинства объектов. Учение о коллоидах земной коры является одним из разделов геологии. В геологии и геофизике методы исследования грунтов и минералов, разведки полезных ископаемых, многие теории строения геологических структур и их генезиса тесно связаны с коллоидно-химическими процессами.