3.Загальна характеристика колоїдних розчинів

та поверхневих явищ

Колоїдні розчини відіграють велику роль у різних галузях промисловості, біології та медицині, у грунтознавстві та ін. На відміну від звичайних колоїдні розчини мають такі особливі властивості.

1. Всі колоїдні розчини здатні розсіювати світло, тобто опалесценція. При бічному освітленні колоїдного розчину утворюється яскравий світлий конус, який називається конусом Тіндаля.

2. Дифузія частинок у колоїдних розчинах протікає дуже повільно, що вказує на їх великі розміри.

3. Колоїдні розчини мають дуже малий осмотичний тиск, що пов’язано з великими розмірами частинок.

4 Під впливом різниці електричних потенціалів колоїдні частинки переміщуються до одного з полюсів (позитивного або негативного). Цe явище називається електрофорезом. Воно свідчить про те, що всі колоїдні частинки мають певний позитивний або

негативний заряд.

5. Колоїдні системи здатні до діалізу,тобто за допомогою

напівпроникної плівки вони можуть бути відокремлені від розчинених у них домішок високомолекулярних речовин.

6. На відміну від звичайних розчинів, що є стійкими системам, колоїдні розчини агрегативно нестійкі,тобто внаслідок незначної дії на них колоїдно розчинена речовина може бути легко відокремлена від дисперсійного середовища.

Виходячи з вищезазначених особливостей, можна стверджувати, що колоїдні системи - це суміші, в яких частки одного з компонентів складаються з великої кількості молекул. Вони, як правило, є мікрокристалами зі складною структурою поверхневого шару. Ці системи неоднорідні, хоч на перший погляд вони здаються однорідними. До колоїдних систем належать водяний туман, дим, різні фарби, емульсії (молоко та ін.), цементні розчини, звичайний мул, сплави металів тощо.

Колоїдний стан речовини - це високодисперсний (сильно подрібнений) стан, в якому окремі частинки не є молекулами. Це агрегати, що складаються з великої кількості молекул. Будь-яка колоїдна система - це рівномірне розподіленні^(дисперсія) одного тіла у вигляді окремих агрегатів (дисперсна фаза) у безперервному іншому (дисперсійне середовище).

4 Класифікацій поверхневих явищ

Поверхневі явища зручно класифікувати з погляду першого та другого законів термодинаміки. Відомо, що приріст енергії Гіббса (IG для будь-якої системи описується рівнянням:

де .S’- ентропія, T — температура, V - об’єм, Р- тиск, µ,n , хімічний потенціал та кількість молів і-го компоненту, У; потенціал зовнішнього поля, наприклад, електричного; g,- інтенсивність цього поля, наприклад, електрики. Останній член цього рівняння 1 показує, як змінюється вільна енергія тіла під дією енергетичного

поля.

Для дисперсних снстем.в яких зовнішня питома поверхня на межі розділу фаз є дуже розвинутою, приріст енергії Гіббса збільшує

внесок поверхневої енергії,який визначається як σdS де σ — поверхневий натяг; dS- зміна поверхні розділу фаз:

Це рівняння визначає приріст енергії Гіббса через алгебраїчну суму приросту інших видів енергії. З нього видно, що поверхнева енергія може перетворюватися в енергію Гіббса, я теплоту, механічну, хімічну та інші види енергії, наприклад електричну. Для ізобарно-ізотермічних процесів (dТ= 0, dР =0) та за відсутності зовнішніх фізнко-хімічних та електричних взаємодій граничних фаз рівняння ( 1.2.2) матиме вигляд:

Знак < - для нерівноважних самочинних процесів, а знак = - для рівноважних процесів.