- •Коллоидная химия
- •Печатается по рекомендации Методического совета и по решению Редакционно-издательского совета Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова
- •Оглавление
- •Введение
- •Лекция 1. Дисперсные системы
- •1.1. Предмет коллоидной химии
- •1.2. Количественные характеристики дисперсных систем
- •1.3. Классификация дисперсных систем
- •Классификация по дисперсности
- •Классификация по агрегатному состоянию фаз
- •Классификация по взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды (по межфазному взаимодействию)
- •Классификация по межчастичному взаимодействию
- •1.4. Краткий исторический очерк
- •Лекция 2. Поверхностные явления
- •2.1. Природа поверхностной энергии
- •2.2. Поверхностное натяжение
- •2.3. Самопроизвольные процессы в поверхностном слое
- •2.4. Адсорбция. Общие положения, классификация
- •Лекция 3. Виды адсорбции
- •3.1. Адсорбция на границе «жидкий раствор – газ». Поверхностно-активные вещества
- •3.2. Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел. Капиллярная конденсация
- •3.3. Адсорбция растворенного в жидкости вещества на твердом адсорбенте. Смачивание. Адгезия
- •Лекция 4. Лиофобные золи (коллоидные растворы)
- •4.1. Методы получения лиофобных золей
- •4.1.1. Диспергационные методы
- •4.1.2. Конденсационные методы
- •4.1.3. Пептизация
- •4.2. Методы очистки коллоидных растворов
- •4.2.1. Диализ
- •4.2.2. Электродиализ
- •4.2.3. Ультрафильтрация
- •4.2.4. Обратный осмос
- •Лекция 5. Оптические и молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •5.1. Оптические свойства коллоидных растворов
- •5.1.1. Рассеяние света
- •5.1.2. Поглощение света и окраска золей
- •5.1.3. Оптические методы исследования коллоидных растворов
- •5.2. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов
- •5.2.1. Броуновское движение
- •5.2.2. Диффузия
- •5.2.3. Осмотическое давление
- •Лекция 6. Электрические свойства коллоидных растворов
- •6.1. Электрокинетические явления в гидрофобных золях
- •6.2. Пути образования двойного электрического слоя
- •6.3. Строение двойного электрического слоя
- •6.4. Факторы, от которых зависит дзета-потенциал
- •Лекция 7. Устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция
- •7.1. Седиментационная устойчивость дисперсных систем
- •7.2. Агрегативная устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция
- •7.3. Факторы устойчивости лиофобных золей
- •7.4. Теория устойчивости лиофобных золей
- •7.4.1. Электростатические силы отталкивания
- •7.4.2. Ван-дер-Ваальсовы силы притяжения
- •7.5. Виды коагуляции электролитами
- •7.6. Гетерокоагуляция и гетероадагуляция
- •Лекция 8. Лиофильные системы. Микрогетерогенные системы
- •8.1. Лиофильные системы
- •8.1.1. Растворы коллоидных поверхностно-активных веществ
- •8.1.2. Растворы высокомолекулярных соединений
- •8.2. Микрогетерогенные системы
- •8.2.1. Суспензии
- •8.2.2. Эмульсии
- •8.2.3. Пены
- •8.2.4. Аэрозоли
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Горенкова Галина Алексеевна
- •Коллоидная химия
- •655017, Г. Абакан, пр. Ленина, 94
1.2. Количественные характеристики дисперсных систем
Для характеристики ДС используются три величины:
1. Поперечный размер частиц – d. [d] = см; м. Для сферических частиц это диаметр сферы, для кубических частиц – ребро куба.
2. Дисперсность (раздробленность) – Д – величина, обратная поперечному размеру частиц:
; .
3. Удельная поверхность () – это межфазная поверхность (), приходящаяся на единицу объема дисперсной фазы (V) или ее массы (m).
; ,
где – коэффициент формы частиц (для сферических и кубических частиц).
1.3. Классификация дисперсных систем
Классификация ДС может быть проведена на основе различных свойств.
Классификация по дисперсности
Рис. 1.2.
Зависимость
величины удельной поверхности от
размеров частиц
Из графика видно, что с уменьшением поперечных размеров частиц величина удельной поверхности существенно возрастает. Если кубик с размером ребра 1 см измельчить до кубических частиц с размерами см, величина общей межфазной поверхности возрастет с 6 см2 до 600 м2.
При см гипербола обрывается, так как частицы уменьшаются до размеров отдельных молекул, и гетерогенная система становится гомогенной, в которой межфазная поверхность отсутствует. По степени дисперсности ДС делятся на:
грубодисперсные системы, см;
микрогетерогенные системы, см;
коллоидно-дисперсные системы или коллоидные растворы, см;
истинные растворы, см.
Необходимо подчеркнуть, что самую большую удельную поверхность имеют частицы дисперсной фазы в коллоидных растворах.
Классификация по агрегатному состоянию фаз
Классификация по агрегатному состоянию фаз была предложена Вольфгангом Оствальдом. В принципе возможно 9 комбинаций.
Агрегатное состояние дисперсной фазы |
Агрегатное состояние дисперсионной среды |
Название системы |
Примеры |
г |
г |
Аэрозоли |
Атмосфера Земли |
ж |
г |
Туман, слоистые облака | |
тв |
г |
Дымы, пыли, перистые облака | |
г |
ж |
Газовые эмульсии, пены |
Газированная вода, мыльная пена, лечебный кислородный коктейль, пивная пена |
ж |
ж |
Эмульсии |
Молоко, масло сливочное, маргарин, кремы и т.д. |
тв |
ж |
Лиозоли, суспензии |
Лиофобные коллоидные растворы, суспензии, пасты, краски и т.д. |
г |
тв |
Твердые пены |
Пемза, твердые пены, пенопласт, активированный уголь, пенобетон, хлеб, пористые тела в газе и т.д. |
ж |
тв |
Твердые эмульсии |
Вода в парафине, природные минералы с жидкими включениями, пористые тела в жидкости |
тв |
тв |
Твердые золи |
Сталь, чугун, цветные стекла, драгоценные камни, золь золота в стекле (рубиновое стекло) |
Классификация по взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды (по межфазному взаимодействию)
Эта классификация пригодна только для систем с жидкой дисперсионной средой. Г. Фрейндлих предложил подразделить ДС на два вида:
1) лиофобные, в них дисперсная фаза не способна взаимодействовать с дисперсионной средой, а следовательно, и растворяться в ней, к ним относятся коллоидные растворы, микрогетерогенные системы;
2) лиофильные, в них дисперсная фаза взаимодействует с дисперсионной средой и при определенных условиях способна в ней растворяться, к ним относятся растворы коллоидных ПАВ и растворы ВМС.