- •1. Характеристика предмета коллоидной химии
- •1.1 Признаки объектов коллоидной химии
- •1.2 Количественные характеристики дисперсных систем
- •1.3 Энергетическая и геометрические характеристики поверхности
- •1.4 Классификация дисперсных систем
- •1.5 Методы получения коллоидных систем
- •1.6. Правило фаз Гиббса для дисперсных систем
- •2. Поверхностное натяжение
- •2.1 Термодинамические параметры поверхностного слоя
- •2.2 Экспериментальные методы определения поверхностного натяжения.
- •2.3 Внутренняя полная поверхностная энергия.
- •2.4 Температурная зависимость σ и полной внутренней поверхностной энергии.
- •2.5 Механизм процессов самопроизвольного уменьшения σ. Принцип Гиббса-Кюри.
- •2.6 Внутреннее давление. Уравнение Лапласа
- •2.7 Влияние дисперсности на реакционную способность
- •2.8 Влияние дисперсности на растворимость вещества
- •2.9 Влияние дисперсности на равновесие химической реакции.
- •2.10 Влияние дисперсности на температуру фазовых переходов.
- •2.11 Уравнение капиллярной конденсации
- •3. Термодинамика образования новой фазы.
- •3.1 Кинетика образования новой фазы в системе “ж – т”.
- •3.2 Управление степенью дисперсности.
- •4. Двойной электрический слой. Механизм его образования.
- •4.1 Строение дэс
- •4.2 Примеры д.Э.С. И строение мицеллы
- •4.3 Термодинамика образования д.Э.С. Уравнение Габриэль-Липмана
- •5. Адсорбция. Зависимость от параметров системы
- •5.1 Типы адсорбции
- •5.2 Ионный обмен
- •5.3 Фундаментальные адсорбционные уравнения Гиббса
- •5.4 Адсорбция на границе ж-г
- •5.5 Уравнение Шишковского
- •5.6 Изотерма адсорбции Ленгмюра
- •5.7 Многокомпонентная адсорбция из газовой фазы.
- •5.8 Учет неэквивалентности адсорбционных центров
- •5.9. Капиллярные явления. Формула Жюрена
- •5.10 Адсорбция на пористых телах.
- •5.11 Адсорбция на микропористых телах.
- •5.12 Селективная адсорбция из растворов
- •6. Электрокинетические явления
- •6.1 Электроосмос
- •6.2 Электрофорез
- •7. Адгезия. Механизм процессов адгезии
- •7.1 Смачивание. Краевой угол
- •7.2 Связь работы адгезии с краевым углом
- •7.3 Эффект Марагони.
- •7.4 Правило Антонова
- •8. Флотация
- •9. Рассеяние света ультромикрогетерогенными частицами
- •10. Устойчивость дисперсных систем.
- •10.1 Седиментационная устойчивость дисперсных систем
- •10.2 Седиментационный анализ.
- •I метод.
- •10.3 Механические методы седиментации
- •10.4 Агрегативная устойчивость дисперсных систем
- •10.5 Кинетика коагуляции.
- •10.6 Коагуляция золей электролитами
- •10.7 Условие термодинамической устойчивости дисперсных систем
- •11. Эмульсии. Их стабилизация и разрушение.
- •12. Пены, стабилизация и разрушение.
- •13. Аэрозоли. Устойчивость и разрушение.
- •14. Суспензии. Обеспечение их устойчивости.
- •15. Гели
- •16. Экспериментальные методы изучения поверхностей.
2.2 Экспериментальные методы определения поверхностного натяжения.
А. Статические
Б. Полустатические
В. Динамические
А) 1. метод капиллярного поднятия. - формула Жюрена
2. метод уравновешивания пластинки (метод Вильгельми) ; , где d – ширина пластинки
Б) 1. Метод наибольшего давления в пузырьке.
Под действием приложенного извне избыточного давления ∆p через калибровочный капилляр в объем жидкости продавливается пузырек газа или другой жидкости. , r – радиус капилляра, z – диаметр пузырька.
2. Метод отрыва от кольца (метод Дю-Нуи)
3. Сталамометрический метод (метод взвешивания капли) (на поверхности ж-ж) , r – радиус наконечника
В) Используются для определения σ твердого тела.
1. метод нулевой ползучести.
2. метод расщепления
2.3 Внутренняя полная поверхностная энергия.
В термодинамическом описании поверхностных явлений используют два метода:
- метод слоя конечной толщины
- метод избыточной величины Гиббса
I. Все термодинамические изменения в системе.
Практически не возможно определить , т.к. отсутствуют четкие границы поверхностного слоя и объема фаз. Метод точен, но используется редко. d – несколько молекулярных слоев.
II. Гиббс предложил все изменения термодинамических параметров относить только к разделяющей поверхности, которая не имеет толщины. Отсюда
В этом случае поверхность характеризуется избыточными термодинамическими параметрами. Однако расчет здесь более прост и метод используется чаще. Внутренняя энергия системы
.
В соответствии с II началом термодинамики , где q – количество теплоты, необходимое для образования единицы поверхности
т.е. внутренняя энергия поверхности складывается из энергии Гиббса (σ) и теплоты образования единицы поверхности (∆ S>σ). Поэтому ее называют полной поверхностной энергией.
2.4 Температурная зависимость σ и полной внутренней поверхностной энергии.
Очевидно, что такая зависимость должна быть. Связи с увеличением температуры ослабевают. Из объединенного уравнения
Пусть p, s, ni, q – const, тогда имеем: ; ; на единичной поверхности ; , подставив:
;
Уравнение Гиббса-Гельмгольца устанавливает связь σ и с Т.
- температурный коэффициент σ , т.к. qs всегда больше 0, то , значит
, т.е. с увеличением Т σ уменьшается, причём линейно.
При Т=Ткр σ = 0, т.к. с увеличением Т σ уменьшается, а qs увеличивается, то для большинства жидкостей от температуры не зависит. Для есть таблицы для различных веществ. С его помощью можно определить σ при любой температуре, если известно значения поверхностного натяжения при какой-то температуре, т.е.
; где ∆Т = Тт - Т0
Если неизвестно, то для определения σ можно использовать полуэмпирические соотношения:
Закон Этвеша : , Vм – мольный объём; - мольная поверхностная энергия.
Ролонд Фон (венгерский физико-химик)
к=2,1×10-7 (в системе СИ ) – не полярные жидкости, для полярных жидкостей к может быть < 2,1, для жидкостей с большой мольной массой к >2,1
- уравнение Сэгдена ( эмпирическое соотношение )
,
Р – парахор (физический смысл - мольный объём с поправкой на эффект сжатия, обусловленный меж молекулярными силами)
∆ρ - разность плотностей
М – мольная масса