- •Предмет колоїдної хімії
- •Класифікація колоїдних систем
- •Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом дисперсної фази та дисперсійного середовища.
- •Контрольні питання:
- •Поверхневі явища та їх класифікація
- •Класифікація поверхневих явищ
- •Поверхневий натяг
- •Поверхневий натяг деяких речовин на межі з повітрям при 298к.
- •Методи визначення поверхневого натягу
- •Метод капілярного підняття (метод Жюрена).
- •Метод максимального тиску в бульбашці (метод Ребіндера)
- •Сталометричний метод (метод Траубе)
- •Внутрішня (повна) питома поверхнева енергія. Залежність енергетичних параметрів поверхні від температури
- •Принципи формування поверхневого шару
- •Поверхневий натяг органічних речовин на межі з повітрям при 298к.
- •Адгезія, когезія
- •Змочування і розтікання
- •Розтікання рідин. Ефект Марангоні
- •Контрольні питання:
- •Дисперсність і властивості тіл
- •Характеристика величини і форми поверхні
- •Зміна питомої поверхні при подрібненні речовини.
- •Вплив дисперсності на внутрішній тиск
- •Капілярні явища
- •Дисперсність і реакційна здатність речовин
- •Тиск насиченої пари над викривленою поверхнею
- •Вплив дисперсності на температуру фазового переходу
- •Залежність температури топлення калію і срібла від дисперсності.
- •Вплив дисперсності на розчинність твердих тіл
- •Вплив дисперсності на рівновагу хімічних реакцій
- •Контрольні питання:
- •Адсорбційні рівноваги.
- •Основні поняття та визначення.
- •Природа адсорбційних сил
- •Фундаментальне рівняння адсорбції Гіббса
- •Теплота адсорбції.
- •Швидкість фізичної адсорбції
- •Адсорбція газів на однорідній твердій поверхні.
- •Ізотерма адсорбції (закон) Генрі
- •Теорія адсорбції Ленгмюра
- •Теорія полімолекулярної адсорбції бет
- •Адсорбція газів на пористих тілах
- •Класифікація пористих тіл
- •Теорія капілярної конденсації
- •Теорія об’ємного заповнення мікропор
- •Адсорбція на межі тверде тіло – рідкий розчин.
- •Молекулярна адсорбція
- •Іонна адсорбція
- •Адсорбція поверхнево активних речовин з розчину на межі рідина – газ
- •Контрольні питання.
- •Електричні явища на поверхні
- •Поняття про електрокінетичні явища
- •Механізм утворення подвійного електричного шару
- •Термодинамічні співвідношення між поверхневим натягом і електричним потенціалом
- •Теорії будови подвійного електричного шару.
- •Теорія Гельмгольца Перрена.
- •Теорія Гуї - Чепмена
- •Теорія Штерна.
- •Вплив електролітів на подвійний електричний шар.
- •Вплив індиферентних електролітів на подвійний електричний шар.
- •Вплив неіндиферентних (родинних) електролітів
- •Експериментальне визначення електрокінетичного потенціалу
- •Контрольні питання.
- •Методи одержання та очистки колоїдних систем
- •Диспергаційні методи
- •Конденсаційні методи
- •Термодинаміка утворення нової фази при конденсації.
- •Кінетика утворення нової фази
- •Будова міцел
- •Методи очистки колоїдних розчинів
- •Контрольні питання.
- •Агрегативна стійкість дисперсних систем.
- •Фактори агрегативної стійкості ліофобних дисперсних систем.
- •Ізотермічна перегонка в дисперсних системах.
- •Коагуляція.
- •Теорія стійкості дисперсних систем Дєрягіна, Ландау Фервея і Овербека
- •Кінетика коагуляції
- •Контрольні питання
- •Властивості дисперсних систем
- •Молекулярно – кінетичні властивості дисперсних систем
- •Броунівський рух
- •Дифузія.
- •Седиментація та седиментаційна стійкість.
- •Седиментаційний аналіз дисперсності.
- •Оптичні властивості дисперсних систем.
- •Розсіювання світла.
- •Абсорбція світла.
- •Оптичні методи дослідження дисперсних систем.
- •Структурно-механічні властивості дисперсних систем.
- •Реологічних моделі тіл.
- •Розчини поверхнево – активних речовин.
- •Класифікація пар.
- •Міцели пар.
- •Розчини високомолекулярних сполук
- •Утворення і властивості вмс
- •Взаємодія вмс з розчинниками.
- •Молекулярна маса вмс
- •ГрубоДисперсні системи.
- •Суспензії
- •Емульсії.
- •Класифікація та властивості емульсій.
- •Одержання та руйнування емульсій.
- •Основні характеристики та властивості пін.
- •Одержання та руйнування пін.
- •Аерозолі
- •Класифікація та властивості аерозолів
- •Методи одержання та практичне значення аерозолів
- •Порошки
- •Список літератури
Структурно-механічні властивості дисперсних систем.
Дисперсні системі проявляють такі механічні властивості, як в’язкість, пружність, пластичність, міцність. Ці властивості системи тісно пов’язані з її структурою, тому їх називають структурно - механічними властивостями або реологічними властивостями.
Реологія – вивчає механічні властивості тіл через деформації під дією зовнішніх напруг.
Деформація () – це відносне зміщення точок системи, при якому не порушується її цілісність.
Напруження – це відношення сили яка викликає деформацію до площі на яку вона діє.
Структурно-механічні властивості дисперсних систем залежать від концентрації дисперсної фази. У вільнодисперсних системах концентрація дисперсної фази дуже мала і частинки вільно переміщуються по всьому об’єму, взаємодія між ними практично відсутня, текучість у таких системах відбувається так само як в рідинах і газах.
При збільшенні концентрації дисперсної фази значно посилюється взаємодія між частинками; вони з’єднуються між собою в агрегати і утворюється просторовий структурний каркас. Внаслідок цього частинки не можуть вільно рухатись одна відносно одної. Такі системи називаються зв’язанодисперсними.
Структурно – механічні властивості дисперсних систем визначаються природою сил зчеплення між частинками та кількістю контактів в одиниці об’єму.
Розрізняють три основних типи контактів між частинками:
Коагуляційні рідинні контакти (Рис.64,а) виникають при наближенні частинок на відстань, що відповідає вторинному мінімуму потенційної кривої і здійснюються Ван-дер-Ваальсівськими силами через прошарок дисперсійного середовища. Ці контакти характерні для флокуляції. Величина сил цих контактів 10-11-10-12 Н.
Сухі точкові контакти (Рис.64,б) виникають при розриві сольватних оболонок. Величина сил цих контактів 10-9-10-10Н.
Конденсаційні або фазові контакти (Рис.64,в) відбуваються при злитті двох частинок. Міцність зародкового фазового контакту 10-7-10-8Н.
Залежно від природи сил взаємодії між частинками структури поділяють, за Ребіндером на коагуляційні та конденсаційно-кристалізаційні.
Рис. 64. Типи контактів між частинками.
Коагуляційні структуривиникають у процесі коагуляції золів, при безпосередній взаємодії частинок, або через тонкі прошарки рідкого дисперсійного середовища. Зв’язок частинок у контактах структури відбувається за рахунок сил міжмолекулярної взаємодії. Сам контакт локалізується на невеликій поверхні частинки (точковий контакт). Для коагуляційних структур характерна низька міцність, високі пластичність та еластичність, яскраво виражена тиксотропія.
Тиксотропія- це здатність структурованих систем до зворотного відновлення структури після її механічного руйнування. Явище тиксотропії пояснюється тим, що коагуляційні контакти розриваються під навантаженням, а потім відновлюються в процесі броунівського руху частинок.
Конденсаційно-кристалізаційні структури.Ці структури виникають в наслідок утворення міцних хімічних зв’язків між частинками (конденсаційні структури) або в наслідок зрощування кристалів в процесі кристалізації нової фази (кристалізаційні структури). Ці зв’язки міцніше, ніж міжмолекулярна взаємодія в коагуляційних структурах. Тому для конденсаційно-кристалізаційних структур характерна висока міцність, крихкість, незворотність деформації та відсутність тиксотропії.
Природні системи, як правило існують у вигляді комбінації коагуляційних та конденсаційно – кристалізаційних структур.
Розведені агрегативно стійкі дисперсні системи не утворюють просторових структур і їх властивості близькі до властивостей дисперсійного середовища. Залежність в’язкості таких систем від концентрації дисперсної фази описується рівнянням Ейнштейна:
( 8.0)
, -в’язкість дисперсної системи і дисперсійного середовища;
- об’ємна частка дисперсної фази;
- коефіцієнт форми частинок.
Рідини, що підпорядковуються цьому закону називають ньютонівськими. В’язкість таких систем має прямолінійну залежність від концентрації дисперсної фази.
При зростанні концентрації дисперсної фази зростає взаємодія між частинками, що призводить до відхилення від лінійної залежності в’язкості системи від концентрації дисперсної фази. Такі рідини називаються неньютонівськими, в’язкість такої системи може бути описанарівнянням Освальда - Вейля.
( 8.0)
•- швидкість деформації.
k, n- Константи, що характеризують дану рідинну систему.