- •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.
Взаимосвязь коллоидной химии с биотехнологией.
Общенаучный характер коллоидной химии определяется большой распространенностью объектов и явлений, исследуемых данной наукой. Современная наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах является одной из основных дисциплин, составляющих фундаментальную теоретическую базу биотехнологии.
В биотехнологии и технологии пищевых производств широко используются технологические процессы, основанные на таких поверхностных явлениях, как адсорбция, адгезия, смачивание, электрофорез и электроосмос и другие. Большинство технологических процессов связано с получением, стабилизацией или разрушением различных дисперсных систем.
Товарные формы бактериальных препаратов и целевых продуктов биотехнологии, многие пищевые продукты представляют собой стабилизированные различными способами лиофобные дисперсные системы.
Лекция 2. Термодинамика поверхностного слоя.
Поверхностная энергия и геометрические параметры межфазных слоев.
Поверхностное натяжение как фактор интенсивности поверхностной энергии.
Взаимосвязь когезионных и поверхностных сил.
Термодинамические закономерности формирования поверхностного слоя.
1. Поверхностная энергия и геометрические параметры межфазных слоев.
Основным условием существования межфазной поверхности и дисперсных систем является наличие твердой или жидкой фазы, при этом их объемная структура существенно влияет на свойства поверхностного слоя. В дисперсных системах более инертная фаза определяет форму и строение поверхностного слоя. Для систем Ж / Г и Г / Ж структурообразующей является жидкая фаза, для других типов систем – твердая фаза.
Высокая подвижность молекул жидкости в поверхностном слое и объеме неразрывной фазы обусловлена высокой интенсивностью диффузионных процессов, явлениями испарения и конденсации. Несмотря на то, что интенсивность данных процессов зависит от температуры, межмолекулярные силы обеспечивают поддержание поверхностного слоя жидкости постоянной толщины. Вследствие высокой подвижности молекул жидкости образуют гладкие сплошные поверхности, характеризующиеся свойством эквипотенциальности, т.е. энергетической эквивалентности всех частиц поверхностного слоя.
Поверхности твердых тел значительно более инертны по сравнению с межфазными слоями жидкостей, в то же время следует учитывать пластические свойства твердых тел. Поверхностные слои твердых тел не являются эквипотенциальными: микротрещины, поры, шероховатости обуславливают наличие на межфазной поверхности твердых тел центров избыточной энергии.
Поверхностная энергия выражается уравнением:
Gs = * s (2.1)
В свою очередь:
Sуд. = S / V (2.2)
Удельная поверхность является функцией дисперсности частиц фазы:
Sуд. = К * D (2.3)
где К – коэффициент, учитывающий форму частиц фазы (для пленки К=2, для капилляра цилиндрической формы К=4, для частиц сферической формы К=3, для частиц кубической формы К=6).
Для частиц неправильной формы дисперсность наиболее точно определяется через величину кривизны поверхности Н:
Н = ½ * dS / dV (2.4)