- •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.
3. Закономерности седиментации и седиментационная устойчивость. Диффузионно-седиментационное равновесие.
Характерным общим свойством суспензий, порошков, эмульсий и аэрозолей является склонность к оседанию или всплыванию частиц дисперсной фазы (седиментация или обратная седиментация).
Скорость процесса седиментации описывается уравнением Стокса:
U = (2 * g * ( - 0) * r2) / (9 * ) |
(7.7) |
где , 0 – плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды.
При седиментации в поле центробежных сил (процессы центрифугирования и сепарирования) ускорение силы тяжести g в формуле Стокса заменяется на ускорение центробежной силы:
а = 2 * R |
(7.8) |
где R – от оси вращения до осаждаемой частицы.
При описании скорости обратной седиментации разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды в формуле Стокса записывается в виде: 0 - .
Способность дисперсных систем к седиментации выражается через константу седиментации:
Sсед = U / g |
(7.9) |
За единицу константы седиментации принят Сведберг (1 Сб = 10-13 с). Для аэрозолей, суспензий, аэрозолей значения константы седиментации очень велики (106 – 109 Сб). Если размер частиц суспензий приближается к ультрамикрогетерогенной дисперсности, скорость седиментации резко снижается. Седиментацию тонкодиспергированных суспензий, эмульсий, золей проводят в центробежном поле.
Осаждению частиц золей препятствуют тепловое движение частиц фазы, а также диффузионный эффект: при оседании частиц золей возникает разность концентраций частиц дисперсной фазы, обуславливающая диффузию частиц золя в противоположном направлении. При рассмотрении седиментации в микрогетерогенных системах диффузионный эффект практически не учитывается, но для золей он принимает значительные масштабы. В связи с этим, введены понятия седиментационного и диффузионного потоков:
iдиф = - (КБ * Т / В) * (d/ dx) |
(7.10) |
iсед = ( * g * ( - 0)) / B |
(7.11) |
где d/ dx – скорость диффузии;
- объем частицы дисперсной фазы;
В золях через определенное время после их приготовления значения диффузионного и седиментационного потоков уравновешиваются, т.е. наступает седиментационно-диффузионное равновесие. Факторы, обуславливающие седиментационную устойчивость дисперсных систем, делят на две группы: кинетические и термодинамические.
Кинетическую седиментационую устойчивость количественно можно оценить по величине, обратной константе седиментации:
(1 / Sсед) = (9 * ) / (2 * r2 * ( - 0)) |
(7.12) |
Термодинамическая седиментационная устойчивость обусловлена законами диффузии и непосредственно связана с седиментационно-диффузионным равновесием. Количественной характеристикой термодинамической седиментационной устойчивости является гипсометрическая высота:
h = (КБ * Т) / ( * g * ( - 0)) |
(7.13) |