ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Л.В. Кольцов, м.А. Лосева

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

В ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Самара 2005

УДК 543

Поверхностные явления в дисперсных системах: Учеб. пособие/Л.В. Кольцов, М.А. Лосева; Самар. гос. техн. ун-т. Самара, 2005. 131 с.

Кратко рассмотрены основные разделы курса «Поверхностные явления в дисперсных системах». Предназначено студентам заочного факультета химических специальностей для самостоятельного изучения теоретических основ курса.

ISBN 5-7964-0746-5

Ил. 40. Табл. 2. Библиогр: 7 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета Самарского государственного технического университета

Рецензенты: д-р хим. наук И.К. Г а р к у ш и н

канд. хим. наук Н.А. Р а с щ е п к и н а

I SBN5 5-7964-0746-5		© Л.В. Кольцов, М.А. Лосева, 2005 © Самарский государственный технический университет, 2005
Раздел 1.	СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Глава 1.1

Предмет курса. Основные понятия. Шкала дисперсности.

Удельная поверхность. Степень дисперсности. Классификация

дисперсных систем. Понятия: дисперсная фаза и дисперсионная

среда. Методы получения дисперсных систем

Предмет курса «Поверхностные явления в дисперсных системах» (коллоидной химии) - изучение дисперсных систем и явлений, происходящих на поверхности раздела фаз.

Дисперсной называют систему, в которой одно вещество распределено в среде другого, причем между частицами и дисперсионной средой есть граница раздела фаз. Дисперсные системы состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Дисперсная фаза - это частицы, распределенные в среде. Ее признаки: дисперсность и прерывистость (рис. 1.1.1.1).

Дисперсионная среда - материальная среда, в которой находится дисперсная фаза. Ее признак - непрерывность.

Поверхность раздела фаз характеризуется раздробленностью и гетерогенностью. Раздробленность характеризуется:

1) степенью дисперсности: , [см^-1; м^-1], где В - суммарная межфазная поверхность или поверхность всех частиц дисперсной фазы; V - объем частиц дисперсной фазы.

2) дисперсностью - величиной, обратной минимальному размеру а:

[;];

3)удельной поверхностью: , [м²/кг; см²/г]; где m - масса частиц дисперсной фазы.

4) кривизной поверхности: . Для частицы неправильной формы,

где r₁ и r₂ - радиусы окружностей при прохождении через поверхность и нормаль к ней в данной точке двух перпендикулярных плоскостей.

Дисперсная система

Дисперсная фаза

Дисперсионная среда

Поверхность

раздела фаз

Непрерывность

Гетерогенность

Раздробленность

dx

dx

dy

dy

dz

dх

“Плёнка”

dx  10^-7 см, dy, dz  10^-2 см

“Нить”

dx, dy  10^-7 см

dz  10^-2 см

“Суспензия” (золь)

dx, dy, dz10^-7 см

Р и с. 1.1.1.1. Характеристики дисперсной системы

5) размером тела по трем осям, причем определяющим является размер по той оси, где он минимальный. В зависимости от размеров частиц они имеют свои исторические названия (см. рис. 1.1.1.1).

6) приведенным (эквивалентным, эффективным) радиусом - радиусом воображаемых идеально сферических частиц, обладающих той же массой и оседающих с той же скоростью, что и частицы дисперсной системы.

Классификация дисперсных систем осуществляется по нескольким признакам (рис. 1.1.1.2).

1. По дисперсности различают:

а) грубодисперсные системы, для них D < 10³ [1/см] (рис. 1.1.1.3);

б) микрогетерогенные системы, для них D = 10³ - 10⁵ [1/см];

в) ультрамикрогетерогенные системы, для них D = 10⁵ - 10⁷ [1/см].

2. По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Эта классификация была предложена Оствальдом (см. табл. 1.1.1.1).

3. По структуре дисперсные системы различают:

1. свободные дисперсные системы, когда частицы обеих составляющих системы могут свободно перемещаться друг относительно друга (золь);

2. связанные дисперсные системы, когда одна из составляющих системы представляет собой структурированную систему, т.е. частицы фазы жестко связаны между собой (студень, композиты).

Таблица 1.1.1.1