Содержание
Введение…………………………………………………………………….
1. Характеристика дисперсных систем……………………………………
1.1 Коллоидное состояние вещества…………………………….
1.2 Растворы высокомолекулярных соединений
1.3 Классификация дисперсных систем ……………………
Контрольные вопросы……………………………………………………….
2. Электрические свойства коллоидных систем…………………………...
2.1 Возникновение двойного электрического слоя…………….
2.2 Строение двойного электрического слоя……………………..
2.3 Влияние электролитов на толщину двойного
электрического слоя и падение потенциала в нем………………..
2.4 Электрокинетические явления…………………………………
Контрольные вопросы……………………………………………………
3. Получение дисперсных систем………………………………………..
3.1 Метод диспергирования……………………………………….
3.2 Метод пептизации……………………………………………..
3.3 Метод конденсации……………………………………………..
3.4 Строение мицеллы ……………………………………………..
3.5 Примеры получения коллоидных систем
с использованием различных реакций…………………………
Контрольные вопросы……………………………………………………
4. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем………………….
4.1 Факторы устойчивости дисперсных систем…………………
4.2 Расклинивающее давление……………………………………..
4.3 Основные положения теории ДЛФО……………………………
4.5 Закономерности электролитной коагуляции……………………
4.5 Влияние свойств системы и внешних условий
на агрегативную устойчивость………………………………………
Контрольные вопросы……………………………………………………..
Лабораторные работы………………………………………………………
Работа 2.1 Получение коллоидных систем методом
конденсации …………………………………………………………
Работа 2.2 Изучение влияния природы электролитов на коагуляцию гидрозоля……………………………………………..
Работа 2.3 Взаимная коагуляция лиозолей ………………………….
Работа 2.4 Изучение коагуляции и стабилизации
коллоидных систем …………………………………………………
Работа 2.5 Определение знака и величины электрокинетического потенциала по скорости электроосмоса ………………………….
Работа 2.6 Изучение кинетики набухания высокомолекулярных соединений……………………………………………………………
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
А*— константа Гамакера, Дж.
а — определяющий размер, м.
с — концентрация, моль/л, г/л.
D — дисперсность, м-1; коэффициент диффузии, м2/с, оптическая плотность.
d — диаметр, м
Е — напряженность электрического поля, В/м.
Umax — потенциальный барьер, Дж.
G — энергия Гиббса, Дж.
I — сила тока, А; ионная сила, моль/л.
K — константа.
kБ — постоянная Больцмана, Дж/К.
NA .— число Авогадро, моль-1.
р — давление, Па.
П — расклинивающее давление, Па.
r — радиус, м.
s , S — площадь поверхности, м2.
Т — температура, К.
U — энергия, Дж.
и — линейная скорость, м/с.
VM — мольный объем, м3/моль.
υ — объемная скорость, м3/с.
H, h — расстояние, м
z — заряд иона.
—
поверхностное
натяжение, Дж/м2
R — универсальная газовая постоянная, Дж/(моль К)
δ — толщина адсорбционного слоя, толщина поверхностного слоя, м.
ε — относительная диэлектрическая проницаемость.
ε0 — электрическая постоянная, Ф/м.
ζ— электрокинетический (дзета) потенциал, В.
η — вязкость, Па-с.
κ — величина, обратная толщине диффузной части двойного электрического слоя, м-1 ; удельная электропроводность, См/м.
λ — толщина диффузной части двойного электрического слоя, м.
v — число частиц в единице объема.
φ — потенциал, В
F — число Фарадея, Кл/моль
V — объем, м3
W — работа, Дж
х — расстояние, м
ВВЕДЕНИЕ
Коллоидная химия изучает двухфазные или многофазные системы, в которых одна из фаз находится в высокодисперсном состоянии. Измельчение веществ до высокой степени дисперсности существенным образом меняет физико-химические свойства. Мелкие частицы обладают повышенной прочностью и твердостью, растворимость веществ, а также реакционная способность в сильно измельченном состоянии увеличивается. Распыленные жидкости обладают повышенной упругостью пара. Органические вещества в высокодисперсном состоянии образуют с воздухом взрывоопасные смеси благодаря высокоразвитой поверхности контакта с воздушной средой. Многие вещества, особенно металлы, часто в коллоидно-дисперсном состоянии приобретают интенсивную окраску.
Коллоидному состоянию соответствует предельно высокое значение удельной поверхности, а, следовательно, максимальное значение свободной поверхностной энергии. Согласно требованиям термодинамики, устойчивое равновесное состояние характеризуется минимальным значением свободной энергии. Поэтому переход к состоянию равновесия сопровождается самопроизвольным процессом. Коллоидно-химические процессы, обусловленные стремлением системы сократить межфазную поверхность, лежат в основе практически всех технологий. В производстве искусственных и синтетических волокон важнейшее значение имеют такие коллоидно-химические процессы как набухание, растворение, гелеобразование, агрегация, адсорбция. Основой крашения являются смачивание, адсорбция, капиллярные явления - поверхностные явления, возникающие в присутствии жидкой фазы. При выделке кож сырье подвергается многочисленным операциям, в том числе, оводнению и золению, дублению и жированию, сушке и крашению. В этих операциях преимущественно протекают процессы набухания, гидратации, пептизации, адсорбции.
Примером изменения свойств вещества в коллоидном состоянии является упрочнение синтетических каучуков некоторыми высокодисперсными порошками. При введении в натрий-бутадиеновый каучук канальной газовой сажи создается коллоидная система, в которой каучук (дисперсионная среда) на границе с сажей (дисперсная фаза) переходит в новое адсорбционно-ориентированное состояние, а механическая прочность полученной резины повышается в 10-20 раз по сравнению с резиной без сажи. Велико значение коллоидно-химических процессов в решении вопросов защиты окружающей среды. Газовоздушные смеси, сточные воды, промывные воды различных производств являются дисперсными системами и подчиняются коллоидно-химическим закономерностям, для них характерны такие поверхностные явления как адсорбция, осмос, смачивание.
Данное методическое пособие служит дополнительным материалом при изучении курса коллоидной химии студентами химико-технологических и технологических специальностей. Пособие включает теоретический материал, необходимый для обоснования практических задач; описание и методы расчета лабораторных работ, а также вопросы для контроля знаний при самостоятельной подготовке.