- •Билет №1
- •1. Конденсационные методы получения лиофобных дисперсных систем.
- •2. Особенности адсорбции ионов и молекул из растворов на твердой поверхности.
- •3. Реология
- •4. Сравните давление насыщенного пара над одинаковыми по размерам каплями воды и пропилового спирта.
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А - ВеСl2, в - nh4oh, с - Be(oh)2
- •Билет 2
- •1. Диспергационные методы получения лиофобных дисперсных систем.
- •2. Межфазная поверхность, ее силовое поле. Поверхностное натяжение как характеристика этого поля
- •3. Что Вы знаете о структурообразовании в дисперсных системах и типах дисперсных структур?
- •4. Сравните давление насыщенного пара над каплями эквиконцентрированных водных растворов уксусной и масляной кислот (радиусы капель одинаковы). Ответ обоснуйте.
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А: k2CrO4, b: AgNo3, c: Ag2CrO4
- •1. Седиментационный анализ суспензий и эмульсий.
- •2. Поверхностная активность. Экспериментальное определение, изменение в гомологических рядах, работа адсорбции.
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А - Na2 SiO3, в - hCl, с - h2SiO3
- •Билет 4
- •1. Смачивание и растекание:
- •2 Метод избыточных величин Гиббса и метод слоя конечной толщины
- •3. Дайте определение поверхностной активности и поясните выражение «понятие поверхностной активности относительно». Как экспериментально оценить поверхностную активность?
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А (NaCl), в (kh2SbO4), с (NaH2SbO4).
- •Билет 5
- •1. Седиментационный анализ в центробежном поле как метод оценки размеров коллоидных частиц и макромолекул полимеров.
- •2. Адсорбция и ее характеристики. Теории полимолекулярной адсорбции.
- •3. Что такое аэрозоли? Чем обусловлены их специфические свойства и как их разрушают?
- •4. С каким коллоидно-химическим явлением в организме человека связано чувство жажды? Охарактеризуйте это явление и его особенности в коллоидных системах по сравнению с истинными растворами.
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А - CaCl2, в - h2so4, с - CaSo4
- •Билет 6
- •1. Диффузия и ее особенности в коллоидных системах. Уравнение Эйнштейна.
- •2. Лиофильные коллоидные системы. Условия образования и свойства.
- •3. Изобразите изотермы поверхностного натяжения водных растворов метиламина и пропиламина и покажите, как от них можно перейти к изотермам адсорбции. Изобразите изотермы адсорбции этих веществ.
- •4. Как различаются осмотические давления апельсинового сока а) с мякотью, б) без мякоти. Ответ обоснуйте
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А – CaCl2, в - h2so4, с - CaSo4
- •Билет 7
- •1. Изотерма адсорбции Лэнгмюра.
- •2. Устойчивость дисперсных систем. Основы теории длфо.
- •3. Приведите на одном рисунке изотермы поверхностного натяжения пив и пав а)немицеллообразующего , б) мицеллообразующего, в) ионогенного немицеллообразующего.
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А - CaCl2, в - h2so4, с - CaSo4
- •Билет 8.
- •1. Уравнение адсорбции Гиббса и его естественно-научное и философское значение.
- •2. Диффузионно-седиментационное равновесие и его использование для анализа д исперсных систем.
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А - k3(Fe(cn)6), в - AgNo3, с - Ag3(Fe(cn)6)
- •6. Изобразите графически изменение ζ-потенциала для золя MnO2 (стабилизатор Na2s2o3) при добавлении к нему электролитов NaCl, AgNo3, kMnO4, Na2s2o3 .
- •Билет 9.
- •1. Зависимость поверхностного натяжения от концентрации пав. Уравнение Шишковского, физический смысл его констант и методы их определения.
- •2. Образование и строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз.
- •3. Что Вы знаете о критических эмульсиях и микроэмульсиях?
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из рас - творов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А - k2so4, в - Ba(ch3coo)2, с - BaSo4
- •Билет 10.
- •2. Уравнение двухмерного состояния вещества в адсорбционном слое. Основные типы поверхностных пленок.
- •3. Как можно определить важнейшие характеристики молекул пав: площадь поперечного сечения и длину?
- •5. Изобразите формулы двух мицелл гидрозоля с, полученного из растворов веществ а и в в случае избытка вещества а или в. А - Na 2SiO3, в - AgNo3, с - Ag2SiO3
2. Образование и строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз.
ДЭС – важнейший фактор, обеспечивающий агрегативную устойчивость дисперсных систем. В коллоидных системах он возникает в результате адсорбции ионов на поверхности частиц дисперсной фазы или диссоциации расположенных на поверхности функциональных групп и представляет собой систему пространственно разделенных зарядов противоположного знака на межфазной поверхности. В простейшем варианте его можно рассматривать как своеобразный конденсатор, обкладки которого состоят из противоположных по знаку зарядов, т. е. ДЭС – слой ионов одного знака + слой ионов второго знака (по теории Гельмгольца –Перрена).
Различают адсорбцию ионов: избирательную и обменную. Избирательная адсорбция регулируется правилом Фаянса –Панета: На поверхности твердого тела, в том числе частицах дисперсной фазы, преимущественно адсорбируются те ионы, которые а) способны достраивать кристаллическую решетку твердого тела и об-разовывать с ионами, входящими в ее состав, нерастворимые соединения; б) присутствуют в растворе в избытке. Кроме того, могут адсорбироваться и изоморфные (близкие по структуре и размерам) с данной кристаллической с труктурой ионы. Способность к адсорбции зависит от заряда и размера иона: чем больше размер иона, тем меньше плотность заряда и меньше размеры гидратной оболочки, следовательно, тем легче адсорбируется ион. ДЭС образуется не только на поверхности частиц золей, но и эмульсий.
Для объяснения строения ДЭС были предложены 3 теории:
Т еория Гельмгольца – Перрена. Они представляли ДЭС в виде плоского конденсатора, обкладки которого состоят из слоев противоположных зарядов и расположены на расстоянии порядка молекулярного диаметра. Падение потенциала между слоями ДЭС происходит линейно в зависимости от расстояния от поверхности раздела фаз.
График зависимости ψ(х) имеет вид:
Недостатки теории:
–было установлено, что граница скольжения расположена от поверхности на большем расстоянии, чем молекулярные размеры;
–согласно этой теории ζ = φ, но экспериментально установлено, что ζ < φ;
– так как по этой теории ζ = φ, то они одинаково зависят от присутствия индифферентных электролитов. Однако было показано, что φ-потенциал не зависит от присутствия индифферентных электролитов, а ζ-потенциал зависит достаточно сильно.
Т еория Гуи – Чепмена. На твердой поверхности адсорбируются ионы определенного знака и, помимо электростатических сил, на их распределение влияет тепловое движение. Вследствие этого слой противоионов размыт. Распределение в нем зарядов подчиняется закону Больцмана: где Wi – работа против сил электростатического притяжения к поверхности. Т. е. имеем облако зарядов с экспоненциально убывающей плотностью. Из графика видно, что чем больше концентрация зарядов, тем круче кривая.
Достоинства теории:
& ζ-потенциал рассматривается как часть φ-потенциала;
& позволила понять действие индифферентных электролитов на ζ-потенциал.
Н едостатки теории:
–не учитываются размеры ионов, они рассматриваются как точечные заряды;
–не объясняется явление перезарядки;
–согласно этой теории различные ионы одинакового заряда должны одинаково сжимать ДЭС и снижать ζ-потенциал, но реально этого нет: чем больше радиус иона, тем сильнее он сжимает ДЭС и понижает ζ-потенциал. Работает только для разбавленных растворов.
3. Теория Штерна. Штерн объединил две предыдущие теории. Согласно его теории ионы – не точечные заряды, они имеют размеры и не могут находиться на расстоянии от поверхности меньшем, чем радиус иона. Помимо электростатического взаимодействия с твердой поверхностью существует специфическое адсорбционное. Эти силы действуют на небольших расстояниях, имеют адсорбционную природу и убывают с расстоянием быстрее, чем электростатические. Согласно этой теории существует два слоя противоионов: 1-й – адсорбционный слой (слой Гельмгольца, Штерна). Он удерживается на твердой поверхности электростатическими и адсорбционными силами; противоионы адсорбционного слоя равномерно распределены в слое, поэтому падение потенциала происходит линейно. 2-й – диффузный слой (слой Гуи). Это размытый за счет теплового движения слой оставшихся противоионов, который удерживается только электростатическими силами; его толщина – δ, он образуется теми противоионами, которые находятся на заряженной поверхности на расстоянии, большем, чем диаметр гидратированного противоиона d, но в пределах расстояния δ. Эти противоионы притягиваются к частице только за счет электростатических сил, а следовательно, менее прочно, чем противоионы адсорбционного слоя. При движении частицы двойной электрический слой разрывается. Место разрыва при перемещении твердой и жидкой фаз друг относительно друга называется плоскостью скольжения. На рисунке плоскость скольжения обозначается пунктирной линией. Плоскость скольжения лежит либо на границе между диффузным и адсорбционным слоями, либо в диффузном слое, но вблизи этой границы. Потенциал на плоскости скольжения называется электрокинетическим или ζ-потенциалом. Электрокинетический потенциал является важнейшей характеристикой ДЭС. Согласно этой теории при введении электролитов в систему ионы из диффузионного слоя переходят в адсорбционный слой из-за чего ζ-потенциал уменьшается и может достичь нуля. При разбавлении системы ζ-потенциал увеличивается. На размер ДЭС сильно влияет природа противоионов:
• чем больше валентность противоиона, тем меньше ДЭС и меньше ζ-потенциал. Если валентность одинакова, то толщина диффузного слоя и ζ-потенциал определяются специфической адсорбцией – увеличение адсорбции вызывает сжатие слоя;
• чем больше радиус иона (чем меньше гидратируемость), тем меньше ДЭС;
• чем больше поляризуемость, тем меньше ДЭС.