- •Л.В. Кольцов, м.А. Лосева
- •Глава 1.1 Предмет курса. Основные понятия. Классификация дисперсных систем. Методы получения дисперсных систем
- •Классификация по агрегатному состоянию фаз
- •Глава 1.2 Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем
- •Тема 1.2.1.Броуновское движение
- •Тема 1.2.2. Диффузия
- •Тема 1.2.3. Осмотическое давление
- •Глава 1.3 Оптические свойства и методы исследования дисперсных систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 2.1.1. Термодинамическая характеристика дисперсных систем. Термодинамический метод избыточных величин Гиббса и метод «слоя конечной толщины
- •Тема 2.1.2. Поверхностное натяжение. Методы измерения поверхностного натяжения. Зависимость поверхностного натяжения от температуры и концентрации. Уравнение Шишковского
- •Тема 2.1.3. Уравнение Гиббса-Гельмгольца для поверхностной энергии. Полная поверхностная энергия
- •Глава 2.2 Адсорбция
- •Тема 2.2.2. Фундаментальное уравнение Гиббса. Определение Гиббсовской адсорбции.
- •Тема 2.2.3. Поверхностная активность. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества. Анализ уравнения Гиббса. Пав. Эффект Ребиндера. Правило Дюкло-Траубе
- •Глава 2.3 Адсорбционные равновесия
- •Тема 2.3.3. Адсорбция на границе «твердое тело – жидкость». Молекулярная адсорбция. Правило выравнивания полярностей Ребиндера
- •Глава 2.4 Адгезия. Когезия. Смачивание и растекание жидкости
- •Тема 2.4.1. Понятие когезии и адгезии. Смачивание и растекание. Работа адгезии и когезии. Уравнение Дюпре. Краевой угол смачивания. Закон Юнга. Гидрофобные и гидрофильные поверхности
- •Тема 2.4.2. Коэффициент растекания по Гаркинсу. Условие растекания и смачивания. Эффект Марангони. Правило Антонова
- •Глава 2.5 Адсорбция ионов на кристалле. Электрокинетические явления
- •Тема 2.5.1. Образование и строение дэс. Электрокинетический потенциал. Правила написания мицелл
- •Тема 2.5.2. Обменная адсорбция. Иониты. Уравнение Никольского
- •Тема 2.5.3. Электрокинетические явления. Электрофорез. Электроосмос. Расчет -потенциала по скорости электрофореза и электроосмоса. Понятие поверхностной проводимости
- •Электроосмос - направленное перемещение жидкости в пористом теле под действием приложенной разности потенциалов (рис. 2.5.3.6).
- •Глава 3.1 Стабилизация и коагуляция дисперсных систем
- •Тема 3.1.1. Виды устойчивости дисперсных систем. Лиофобные и лиофильные золи
- •Правила коагуляции:
- •Тема 3.1.3. Теория длфо
- •Тема 3.1.4. Виды коагуляции: концентрационная и нейтрализационная. Коагуляция смесями электролитов. Явление «неправильные ряды». Механизм и кинетика коагуляции
- •При коагуляции смесью электролитов различают два типа процессов:
- •Тема 3.1.5. Седиментация и диффузия. Гипсометрический закон. Седиментационно-диффузионное равновесие. Скорость седиментации
- •Глава 4.1 Теория структурообразования Управление структурно-механическими свойствами материалов
- •Тема 4.1.2. Классификация дисперсных систем по структурно-механическим свойствам. Возникновение объемных структур в различных дисперсных системах
- •Глава 5.1 Свойства растворов высокомолекулярных соединений
- •Тема 5.1.1. Свойства вмс. Мембранное равновесие Доннана. Набухание вмс. Их растворение. Давление набухания. Степень набухания. Пластификаторы. Уравнение Хаггинса
- •Тема 5.1.2. Белки как полиэлектролиты
- •Тема 5.1.3. Вязкость дисперсных систем и растворов вмс. Уравнение Бингама. Удельная, характеристическая, относительная вязкости. Методы измерения вязкости. Тиксотропия
- •Рассмотрим три наиболее распространенных метода измерения вязкости:
- •Тема 5.1.3. Коллоидные пав
- •Свойства водных растворов пав
- •Глава 6.1 суспензии
- •Глава 6.2 пасты
- •Глава 6.3 эмульсии
- •Глава 6.4 пены
- •Глава 6.5 аэрозоли
- •Классификация аэрозолей
- •Вопросы для самоконтроля
- •Глава 6.6 порошки
- •Поверхностные явления в дисперсных системах
- •443100. Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Главный корпус.
- •4 43100. Г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244. Корпус №8.
Тема 2.5.3. Электрокинетические явления. Электрофорез. Электроосмос. Расчет -потенциала по скорости электрофореза и электроосмоса. Понятие поверхностной проводимости
Электрокинетические явлениябыли открыты профессором Ф.Ф. Рейссом в 1908 году при исследовании электролиза воды. Рейсс поставил два эксперимента. В одном из них использовалU-образную трубку, перегороженную диафрагмой из кварцевого песка и заполненную водой (рис. 2.5.3.1).
При наложении электрического поля он обнаружил перемещение жидкости в колено трубки с отрицательно заряженным электродом, происходящее до тех пор, пока не установилась определенная разность уровней жидкости в коленах трубки (равновесие с гидростатическим давлением). Поскольку без диафрагмы это явление не наблюдалось, то последовал вывод о заряжении жидкости при контакте с частицами кварца. Явление перемещения жидкости в пористых телах под действием электрического поля получило названиеэлектроосмоса.
Во втором эксперименте были погружены в глину две стеклянные трубки, заполнены водой и после наложения электрического поля наблюдалось перемещение частиц глины в жидкости в сторону положительно заряженного электрода. Это явление получило название электрофореза (рис. 2.5.3.2). Таким образом, было обнаружено, что частицы имеют заряд, противоположный по знаку заряду жидкости.
Позже было открыто явление, обратное электроосмосу: при течении жидкости через пористое тело под влиянием перепада давлений возникает разность потенциалов. Это явление называется потенциал течения или протекания (рис. 2.5.3.3).
Затем было установлено, что потенциал течения не зависит от размера диафрагмы, количества фильтруемой жидкости, но, как и при электроосмосе, пропорционален объемной скорости фильтрации.
Количественное исследование эффекта, обратного электрофорезу, было проведено Дорном. Он измерял возникающую разность потенциалов при седиментации частиц суспензии кварца в центробежном поле. Явление возникновения разности потенциалов при осаждении дисперсной фазы получило название потенциал седиментации (оседания) или эффект Дорна (рис. 2.5.3.4). Таким образом, по причинно-следственным признакам электрокинетические явления в дисперсных системах делят на 2 группы: в первой движение фаз приводит к возникновению потенциала, во второй - приложение потенциала вызывает движение фаз.
Объяснение этих явлений: на поверхности твердых тел создается двойной электрический слой (ДЭС), имеющий диффузное строение. При относительном перемещении фаз происходит смещение двойного электрического слоя (ДЭС) по плоскости скольжения. Плоскость скольжения обычно проходит по диффузионному слою и часть его ионов остается в дисперсионной среде. В результате дисперсионная среда и дисперсная фаза оказываются заряженными противоположно по знаку. Потенциал, возникающий на плоскости, как уже было сказано ранее, называется электрокинетическим потенциалом (, дзета). Плоскость скольжения может находиться на разном расстоянии от межфазовой поверхности. Это зависит от скорости движения фаз, вязкости и других факторов. От этих же факторов зависит и значениепотенциала. Зависимость потенциала от концентрации показана на рисунке 2.5.3.5, где С1< C2 < C3; - плотная часть двойного электрического слоя (ДЭС). В общем случае -потенциал всегда больше диффузионного.