2. Проаналізуйте, які поверхневі явища вивчає колоїдна хімія?

Колоїдна хімія – наука про поверхневі явища і дисперсні системи. До поверхневих явищ належать процеси, що відбуваються на межі поділу фаз, у міжфазному поверхневому шарі, який виникає внаслідок взаємодії супряжених фаз. Особливе значення поверхневі явища мають для дисперсних систем, тобто систем з високорозвиненою поверхнею. Виділення систем з певним розміром часток в особливий клас колоїдних систем не є суто формальним. Висока дисперсність додає речовинам нових якісних ознак: підвищеної реакційної здатності і розчинності, інтенсивності забарвлення, розсіяння світла тощо. Різка зміна властивостей речовини з|із| підвищенням дисперсності пов'язана зі швидким збільшенням сумарної поверхні розділу між частками|частинками| і середовищем|середою|. Велика поверхня розділу характеризується поверхневою енергією, що зумовлена гетерогенністю і дисперсністю. Поверхнева енергія є надлишковою, що викликає прагнення системи до її зменшення або до перетворення на інші види енергії, що супроводжується перебіганням відповідних процесів на поверхні. У цих системах легко протікають самочинні процеси, що приводять до зниження запасу поверхневої|зверхньої| енергії: адсорбція, коагуляція (злипання дисперсних часток|частинок|), утворення макроструктур і тому подібне.|тощо| Класифікувати такі явища можна виходячи з об'єднаного рівняння першого та другого законів термодинаміки, для гетерогенних систем:

,

(1.5)

де G – енергія Гіббса, S – ентропія, Т – температура, V – об'єм|обсяг|, P – тиск|тиснення|, σ – поверхневий|зверхнє| натяг,|натяг| s – площа|майдан| поверхні, μ_i – хімічний потенціал i-го компонента, n_i – кількість молей i-го компонента, φ – електричний потенціал, q – кількість електрики (заряд).

Рівняння виражає|виказує| приріст енергії Гіббса через алгебраїчну суму приростів інших видів енергії. Поверхнева|зверхня| енергія σds може перетворюватися:

1. в енергію Гіббса (відповідає зміні реакційної здатності|здібності|);

2. в теплоту (адгезія і змочування);

3. в механічну енергію (явище капілярності);

4. в хімічну енергію (явище адсорбції);

5. в електричну енергію (електричні й електрокінетичні явища).

5.Проаналізуйте, як впливає кривизна поверхні і природа рідини на її внутрішній тиск.

Прагнення водної поверхні зменшити площу|майдан| поверхні врівноважується силою тяжіння. При зменшенні кількості рідини сила тяжіння зменшується пропорційно кубу, а площа поверхні зменшується пропорційно квадрату – повільніше, тобто зростає питома площа поверхні s_пит. | Надлишкова поверхнева енергія викликає викривлення поверхні рідни, аж до сферичної (за умов невагомості). З появою кривизни тіло набуває додаткового внутрішнього тиску ∆р – рівнодіючої сил поверхневого натягу в даній точці (0). ∆р напрямлене перпендикулярно до центру кривизни (рис. 1.3). При викривленні поверхні здійснюється перехід поверхневої енергії σds в роботу зменшення об'єму тіла ∆рdV:

σds→∆ рdV

σds=∆ рdV

(1.25)

де ∆ р – різниця тисків усередині тіла з викривленою і пласкою поверхнею тіла .

– кривизна поверхні.

Для сферичної частинки:

,		(1.26)
	Рис. 1.3. Вплив кривизни міжфазної поверхні на внутрішній тиск рідини

Чим вище дисперсність, тим більше внутрішній тиск.

Для поверхонь неправильної форми формула Лапласа має вигляд

(1.27)

циліндрична поверхня: r₁ = ∞, ;

пласка поверхня : r₁ = r₂ = ∞, ∆ р = 0.