- •Введение
- •Классификация методов анализа
- •Метрология анализа
- •Химические (классические) методы количественного анализа
- •Семинар 2. Физико-химические методы анализа. Атомная спектроскопия. Масс-спектрометрия. Ямр и эпр.
- •2.1. Обзор спектроскопических методов
- •2.2. Атомная спектроскопия
- •2.2.1. Атомно-эмиссионный спектральный анализ
- •Эмиссионная фотометрия пламени -
- •2.2.2. Атомно-абсорбционный спектральный анализ
- •2.3. Масс-спектрометрия
- •2.4. Радиоспектроскопия
- •2.4.1. Ядерный магнитный резонанс (ямр)
- •2.4.2. Электронный парамагнитный резонанс (эпр)
- •Семинар 3. Молекулярная спектроскопия.
- •3.1. Уф и видимая спектрофотометрия
- •3.2. Колебательная спектроскопия (ик и кр).
- •3.3. Люминесцентная спектроскопия
- •Семинар 4. Коллоидная химия.
- •4.1. Предмет коллоидной химии
- •4.2.Классификация дисперсных систем.
- •4.3. Роль поверхностных сил в дисперсных системах.
- •4.3.1. Смачивание
- •4.3.2. Капиллярная конденсация
- •4.4. Свойства коллоидных растворов
- •4.4.1. Оптические свойства
- •4.4.2. Электрические свойства
- •4.4.4. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •4.5. Устойчивость коллоидных растворов
- •4.6. Коллоиды почвы.
- •4.7. Методы получения и очистки дисперсных систем
- •4.8. Пористые тела
- •4.9.Гели
- •4.9. Эмульсии
- •4.10. Пены
- •5. Методы очистки и разделения
- •5.1. Экстракция.
- •5.2. Ионный обмен
- •5.3. Сорбция
- •5.4. Осаждение и соосаждение
- •6. Электрохимические методы анализа
- •6.1. Кулонометрия
- •6.2. Потенциометрия
- •6.3. Вольтамперометрия (полярография).
- •6.4. Кондуктометрия
- •7. Хроматография
- •7.1. Классификация по агрегатному состоянию фаз
- •7.2. Классификация на основе элементарного акта.
- •7.3. Классификация по способу проведения процесса
- •7.4. Аппаратурное оформление хроматографических процессов
- •8. Обзор методов анализа окружающей среды.
- •8.1. Атмосфера
- •8.2. Природные и сточные воды.
- •8.3. Почвы
4.2.Классификация дисперсных систем.
По подвижности дисперсной фазы дисперсные системы разделяются на два класса: 1) свободнодисперсные, где дисперсная фаза подвижна.
2) связнодисперсные (структурированные) с твердой дисперсионной средой (гели, твердые растворы).
Рассмотрим классификацию свободнодисперсных систем. Дисперсностью называют величину, обратную среднему размеру частиц дисперсной фазы. Три типа дисперсных систем в таблице:
Грубодисперсные системы |
Коллоидные системы (золи) |
Истинные растворы |
Диаметр больше 10-7 м |
от 10-7 до 10-9 м |
меньше 10-9 м |
Фильтруются через бумажные фильтры |
фильтруются через полупроницаемые мембраны |
нельзя отфильтровать |
Неустойчивы |
Относительно устойчивы |
Устойчивы |
Мутные |
образуют “конус Тиндаля” |
Прозрачны |
Связнодисперсные системы (пористые тела) подразделяют на :
1) микропористые (диаметр пор до 2 нм)
2) переходнопористые (2 - 200 нм)
3) макропористые (выше 200 нм).
Коллоидные системы разделяются на лиофобные и лиофильные. Первые характеризуются взаимодействием частиц со средой (дисперсии глин и ПАВ), вторые не взаимодействуют и поэтому неустойчивы. Введение стабилизаторов.
Теперь рассмотрим классификацию по агрегатным состояниям
|
Ж в Г (туман, облака) |
Т в Г (дым, пыль, порошки) |
Г в Ж (пены) |
Ж в Ж (эмульсии, молоко, нефть) |
Т в Ж (суспензии, золи, илы) |
Г в Т (адсорбенты, пемза, пенопласт) |
Ж в Т (капиллярные системы, почвы) |
Т в Т (минералы, сплавы, бетон) |
4.3. Роль поверхностных сил в дисперсных системах.
Как было сказано ранее, поверхность раздела фаз находится в особом энергетическом состоянии, благодаря чему происходит адсорбция частиц на поверхности. Это особенно заметно проявляется на границе раздела газ-жидкость, где поверхностная энергия (избыток энергии в поверхностном слое жидкости по сравнению с объемным) приводит к поверхностному натяжению. Поверхностное натяжение измеряется работой образования новой поверхности раздела фаз с единичной площадью. Она объясняет стремление жидкости принять форму с наименьшей площадью, то-есть сферу. Большое количество жидкости может образовать сферу только в невесомости, а малое количество может образовать почти сферические шарики на масляной поверхности. Эта тенденция объясняется увеличением относительного вклада поверхностных сил при уменьшении размеров фаз по сравнению с гравитационными и др.
При соприкосновении разнородных твердых или жидких тел возникает их сцепление, называемое адгезией, за счет сил межмолекулярного взаимодействия либо химических связей.
4.3.1. Смачивание
Рассмотрим взаимодействие жидкости с твердым телом на границе раздела трех фаз: Ж-Г-Т или Ж-Г-Ж. Наблюдается искривление поверхности жидкости, пропитывание пористых тел или растекание жидкости по поверхности твердого или жидкого тела. Эти явления называются смачиванием. Смачивание определяется межмолекулярными силами, а в ряде случаев процессами в поверхностном слое смачиваемого тела (образование твердых или жидких растворов, хемосорбция и диффузия). Следствием смачивания являются капиллярные явления: подъем жидкости в капиллярах и пористых телах и возникновение капиллярного давления, обусловленные искривлением поверхности жидкости вблизи стенки. Мерой смачивания является краевой угол между плоскостью смачиваемой поверхности и плоскостью, касательной к поверхности жидкости (рис.4.1). Его можно рассчитать по уравнению Юнга:
cosт-гт-жж-гh
Если то смачивание полное, если 0 то смачивание неполное, если смачивание отсутствует. Смачивание стекла водой практически неограничено (а парафин водой не смачивается (
Краевой угол смачивания зависит от соотношения сил сцепления молекул жидкости с молекулами или атомами смачиваемого тела (адгезия) и сил сцепления молекул жидкости между собой (когезия). Работа сил адгезии выражается формулой:
Аадг = (1+cos
А работа сил когезии формулой:
Аког = 2.