- •Лекция 1. Поверхностные явления и дисперсные системы: основные термины и определения курса.
- •Определение, предмет и объекты коллоидной химии как науки о поверхностных явлениях и дисперсных системах.
- •Дисперсность является количественной характеристикой объектов коллоидной химии. Раздробленность частиц дисперсной фазы определяется двумя параметрами:
- •Способы классификации поверхностных явлений и дисперсных систем.
- •Классификация дисперсных систем по размеру частиц.
- •Взаимосвязь коллоидной химии с биотехнологией.
- •Лекция 2. Термодинамика поверхностного слоя.
- •1. Поверхностная энергия и геометрические параметры межфазных слоев.
- •2. Поверхностное натяжение как фактор интенсивности поверхностной энергии.
- •Взаимосвязь когезионных и поверхностных сил.
- •Термодинамические закономерности формирования поверхностного слоя.
- •Лекция 3. Адсорбция на твердых поверхностях.
- •1. Основные определения и способы классификации адсорбционных процессов.
- •Термодинамика адсорбционных процессов.
- •3. Закономерности адсорбции на гладких поверхностях.
- •4. Особенности адсорбции на пористых адсорбентах.
- •Лекция 4. Адсорбция из растворов.
- •1. Поверхностная активность. Адсорбция пав из растворов.
- •2. Особенности адсорбции полимеров.
- •3. Закономерности ионообменной адсорбции.
- •Лекция 5. Межфазные взаимодействия между конденсированными системами Лекция 6. Электроповерхностные явления
- •1. Механизм образования и теории строения двойного электрического слоя (дэс).
- •2. Примеры образования дэс. Суспензионный эффект.
- •3. Электрокинетический потенциал.
- •4. Закономерности электрокинетических явлений.
- •Лекция 7. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем
- •1. Общие методы получения дисперсных систем.
- •2. Молекулярно-кинетическая теория и свойства дисперсных систем.
- •3. Закономерности седиментации и седиментационная устойчивость. Диффузионно-седиментационное равновесие.
- •Лекция 8. Оптические свойства и методы исследования дисперсных систем
- •1. Оптическая неоднородность (анизотропия) дисперсных систем.
- •2. Применение методов световой, электронной и ультрамикроскопии в коллоидной химии.
- •3. Закон Рэлея. Методы исследований дисперсных систем, основанные на светорассеянии.
- •4. Поглощение света и окраска золей.
- •Лекция 9. Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем
- •1. Агрегативная устойчивость дисперсных систем. Факторы агрегативной устойчивости.
2. Примеры образования дэс. Суспензионный эффект.
В дисперсных системах ДЭС возникает на поверхности частиц твердой фазы в объеме жидкой или газообразной дисперсионной среды. Частицу дисперсной фазы с ДЭС в гетерогенно-дисперсной системе называют мицеллой. Внутреннюю часть мицеллы составляет электронейтральный агрегат основного вещества частицы. На поверхности частицы внутри фазы образуется слой потенциалопределяющих ионов. Агрегат со слоем ПОИ называют ядром мицеллы. Ядро с противоиноами плотного слоя составляют гранулу, которую окружают противоионы диффузионного слоя.
Суспензионный эффект – явление, при котором частицы с ДЭС создают в дисперсной системе соответствующую противоионами ионную среду. Суспензионный эффект обусловлен той частью противоионов, которые при разрушении ДЭС уходят вместе с частицами дисперсной фазы. Количественно суспензионный эффект равен:
рНсэ = рНсп – рНф (6.1)
где рНсп, рНф – значения рН соответственно дисперсной системы (суспензии, золя) и чистого растворителя.
Суспензионный эффект возрастает с увеличением концентрации дисперсной фазы, а при постоянной концентрации – с ростом дисперсности. При увеличении концентрации электролита суспензионный эффект снижается вследствие сжатия ДЭС.
С суспензионным эффектом связаны явления нейтрализации и перезарядки частиц с ДЭС при введении в дисперсную систему противоионов, обладающих большим адсорбционным потенциалом. Специфическая адсорбция многозарядных неорганических ионов, органических полиионов может привести к нейтрализации коллоидной мицеллы или к ее перезарядке, то есть агрегат заряжается ионами противоположного знака.
3. Электрокинетический потенциал.
Поверхностные явления, связанные с возникновением электрокинетического потенциала впервые были исследованы в 1808 году профессором Московского университета Ф.Ф. Рейсом при постановке двух опытов по электролизу воды.
В первом использовалась U-образная трубка, перегороженная в нижней части дифрагмой из кварцевого песка. При наложении электрического поля жидкость перемещалась через диафрагму в колено трубки, в которую был погружен отрицательный электрод. По аналогии с осмосом, явление перемещения жидкости (как правило, раствора электролита) через пористые материалы и мембраны под действием разности потенциалов получило название электроосмос.
Во втором опыте в слой глины погружались две трубки, которые заполнялись водой. После наложения электрического поля наблюдалось перемещение частиц глины к положительно заряженному электроду. Явление частиц дисперсной фазы в электрическом поле получило название электрофорез.
Протекание электрокинетических явлений в дисперсных системах возможно при наличии на границе раздела фаз ДЭС, имеющего диффузионное строение. При относительном перемещении частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды происходит разрыв ДЭС по плоскости скольжения, обозначающей границу между адсорбционным и диффузионным слоями противоионов. В результате частицы дисперсной фазы и дисперсионная среда оказываются противоположно заряженными.
Потенциал, возникающий на границе разрыва ДЭС называют электрокинетическим потенциалом или (дзета)-потенциалом. -потенциал в общем случае всегда меньше потенциала диффузионного слоя противоионов.
Электрокинетический потенциал зависит от природы поверхности контактирующих фаз. Различают активные и инактивные поверхности. В водной среде активные поверхности образуют полиэлектролиты и другие ионогенные вещества, многие неорганические оксиды (например, SiO2, Al2O3, FeO). Инактивные поверхности в водной характерны для веществ, не образующих ионогенных групп (графит, масли и др.). Заряд на них может возникать в результате адсорбции ионов ПАВ дифильного строения.
Определение значения и знака -потенциала имеет большое значение для характеристики электрических свойств поверхностей при рассмотрении адгезии, смачивания, адсорбции и других поверхностных явлений.