- •Лекция 1 введение. Классификация дисперсных систем
- •§ 1. Предмет коллоидная химия
- •§ 2. Количественные характеристики дисперсных систем
- •§ 3. Классификация дисперсных систем
- •1. Классификация по дисперсности (по размеру частиц):
- •2. Классификация по фракционному составу частиц дисперсной фазы.
- •3. Классификация по концентрации частиц дисперсной фазы.
- •4. По характеру взаимодействия дисперсионной фазы с дисперсионной средой.
- •5. По характеру распределения фаз.
- •§4. История развития коллоидной химии
- •§5. Современное состояние коллоидной химии. Основные направления
- •Лекция 2 Молекулярные взаимодействия и особые свойства поверхностей раздела фаз
- •§ 1. Граница раздела фаз и её силовое поле
- •§2. Поверхностное натяжение
- •§3. Основы термодинамики поверхностных явлений
- •§ 4. Смачивание
- •§ 5. Капиллярность. Капиллярное давление
- •§ 6. Изменение уровня жидкостей в капиллярах.
- •§ 7. Химический потенциал и давление пара у искривленных поверхностей.
- •§ 8. Методы определения поверхностного натяжения
- •Лекция 3, 4 Адсорбционные слои и их влияние на свойства дисперсных систем. Термодинамика молекулярной адсорбции из раствора
- •§ 1. Введение
- •§2. Уравнение адсорбции Гиббса.
- •§3. Поверхностная активность.
- •§ 4. Поверхностно-активные вещества
- •2). Разнообразные по природе вещества, поверхностно-активные на различных границах раздела конденсированных фаз (твердое тело—жидкость, жидкость — жидкость).
- •3).Поверхностно-активные вещества, обладающие способностью к образованию гелеподобных структур, т. Е. В известной мере твердообразных, в адсорбционных слоях и в объемах фаз.
- •§5. Термодинамика молекулярной адсорбции из раствора
- •§6. Правило уравнивания полярности Ребиндера.
- •§7. Уравнение изотермы мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.
- •§8. Связь уравнения Ленгмюра с уравнением изотермы Шишковского.
- •Лекция 5 лиофильные дисперсные системы
- •§1. Лиофильные дисперсные системы
- •§2. Солюбилизация
- •§ 3. Микроэмульсии
- •§ 1. Электрокинетические явления в коллоидных системах
- •§ 2. Электрокапиллярные явления
- •§ 3. Строение дэс
- •§ 4. Строение мицелл в гидрофобных коллоидных системах.
- •§ 5. Электрический потенциал в дэс. Электрокинетический потенциал.
- •§ 6. Влияние индифферентных и неиндифферентных электролитов на электрокинетический потенциал и заряд коллоидных частиц. Перезарядка частиц.
- •1. Седиментационная устойчивость дисперсных систем
- •2. Агрегативная устойчивость коллоидных растворов. Коагуляция
- •Правила коагуляции
- •3. Кинетика коагуляции электролитами
- •Быстрая коагуляция
- •Медленная коагуляция
- •Факторы устойчивости лиофобных золей
- •Теория устойчивости лиофобных золей — теория длфо (физическая теория)
- •4. Виды коагуляции электролитами
- •5. Коагуляция смесью электролитов
- •6. Защита коллоидных частиц
- •7. Сенсибилизация
- •8. Гетерокоагуляция и гетероадагуляция
- •9. Устойчивость различных систем
- •Лекция 11, 12 Структурообразование, реологические и структурно-механические свойства дисперсных систем
- •1. Коагуляционные структуры
- •Тиксотропия
- •Синерезис
- •Набухание
- •2. Конденсационно-кристаллизационные структуры
- •3. Структурно-механические свойства дисперсных систем
- •Свободнодисперсные (бесструктурные) системы
- •Жидкообразные структурированные системы
- •Твердообразные структурированные системы
§5. Современное состояние коллоидной химии. Основные направления
1. Самоорганизация - самопроизвольное образование высокоорганических расщепленных структур.
2. Строение и свойства нанодисперсных частиц.
3. Д.С. с ультранизким поверхностным натяжением (до 10-3мДж/м2) на границе Д.Ф. и Ф.С.(микроэмульсии).
4. Коллоидные системы в условиях частичной или полной невесомости.
5. Применение методов компьютерного моделирования в коллоидно-химических процессах.
6. Синтез и применение новых ПАВ, ВМС и белков.
7. Применение методов коллоидной химии в медицине (заменители крови, образование тромбов).
8. Применение методов коллоидной химии в охране среды и биотехнологиях.
9. Мицеллярный катализ.
Лекция 2 Молекулярные взаимодействия и особые свойства поверхностей раздела фаз
§ 1. Граница раздела фаз и её силовое поле
Рассмотрим систему, состоящую из жидкости (фаза1) и газа (фаза2). Силы межмолекулярного взаимодействия в жидкости F1-1 больше сил взаимодействия между молекулами газа F2-2. Молекула А внутри жидкости окружена со всех сторон другими молекулами. Силы взаимодействия при этом взаимно уравновешиваются. На молекулу В, находящейся на межфазной поверхности, с одной стороны действуют молекулы жидкости, а с другой стороны – молекулы газа. Поскольку F 1-1 > F 2-2 возникает результирующая сила Р (равнодействующая сил), направленная нормально к поверхности в сторону жидкой фазы. Эту силу часто называют внутренним давлением.
P= F1-1 – F2-2.
Внутреннее давление стремится втянуть молекулу в глубь фазы 1 (жидкости).
При образовании межфазной поверхности необходимо перевести часть молекул из объема жидкости на поверхность. Для этого надо совершить работу против внутреннего давления (межмолекулярных сил). Эта работа в изотермических условиях равна увеличению свободной поверхностной энергии.
Выводы об увеличении свободной энергии с ростом площади поверхности могут быть обобщены для любой границы раздела фаз. Таким образом, на границе раздела фаз имеется избыток (сгущение) свободной энергии.
§2. Поверхностное натяжение
Работа (W), совершаемая против внутреннего молекулярного давления, пропорциональна площади образующейся поверхности (S):
dW= -σdS,
где σ – коэффициент пропорциональности, называемый поверхностным натяжением.
Поверхностное натяжение равно термодинамически обратимой, изотермической работе, которую надо совершить, чтобы увеличить площадь межфазной поверхности на единицу.
Размерность [Дж/м2 ] или [Н/м] .
При равенстве нулю всех остальных немеханических видов работ
при V,T =const – dWобр = dF (свободная энергия Гельмгольца).
при p, T = const – dWобр =dG (свободная энергия Гиббса),
отсюда следует, что
при V,T = const σ = dF\dS
при p,T = const σ = dG\dS
Таким образом, поверхностное натяжение – это удельная свободная поверхностная энергия, то есть свободная поверхностная энергия, приходящаяся на единицу межфазной поверхности.
Поверхностное натяжение характеризует интенсивность межмолекулярных сил в конденсированной фазе (Fгаз-газ = 0).