
- •1 Хімічна термодинаміка 4
- •2 Дисперсні системи 32
- •3 Поверхневі явища 64
- •1 Хімічна термодинаміка
- •1.1 Основи фізичної хімії. Хімічна термодинаміка
- •1.1.1 Основні поняття і терміни хімічної термодинаміки
- •1.1.2 Перший закон термодинаміки
- •1.1.3 Теплові ефекти фізико – хімічних процесів
- •1.1.3.1 Розрахунки теплових ефектів
- •1.1.4 Висновки з закону Гесса
- •1.1.5 Залежність теплового ефекту процесу від температури
- •1.2 Напрямок перебігу фізико – хімічних процесів
- •1.2.1 Другий закон термодинаміки
- •1.2.2 Ентропія
- •1.2.3 Третій постулат термодинаміки
- •1.2.4 Зміна ентропії у фізико-хімічних процесах
- •1.2.5 Вільна енергія і напрямок хімічних реакцій
- •Приклади рішення задач
- •Розв’язок
- •Відповідь: 159,9 Дж/моль·к.
- •2 Дисперсні системи
- •2.1 Класифікація дисперсних систем
- •2.1.1 Основні терміни колоїдної хімії
- •2.1.2 Класифікація дисперсних систем
- •2.1.2.1 За характером дисперсності
- •2.1.2.2 За ступенем дисперсності
- •2.1.2.3 За агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища
- •2.1.2.4 За характером взаємодії між частинками дисперсної фази і дисперсійним середовищем
- •2.1.2.5 За характером взаємодії між самими частинками дисперсної фази
- •2.1.2.6 За формою частинок дисперсної фази (за топографічною ознакою)
- •2.1.3 Одержання і очистка дисперсних систем
- •2.1.3.1 Основні методи одержання дисперсних систем
- •2.1.3.2 Очистка колоїдних систем
- •2.2 Молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем
- •2.2.1 Броунівський рух
- •2.2.2 Дифузія
- •2.2.3 Осмотичний тиск
- •2.2.4 Седиментація
- •2.2.4.1 Седиментаційно-дифузійна рівновага
- •2.2.4.2 Седиментаційний аналіз
- •2.2.5 Оптичні властивості дисперсних систем
- •2.2.5.1 Розсіяння світла
- •2.2.5.2 Оптичні методи дослідження дисперсних систем
- •Контрольні питання
- •Приклади розв’язку задач
- •3.1.2 Поверхневий натяг
- •3.1.3 Класифікація поверхневих явищ
- •3.1.4 Поверхневий натяг на межі двох рідин. Взаємне розтікання рідин
- •3.1.5 Адгезія і когезія. Явища розтікання та змочування
- •3.1.5.1 Поняття про когезію та адгезію
- •3.1.5.2 Змочування поверхні твердого тіла рідиною
- •3.1.5.3 Адгезія між твердим тілом і рідиною
- •3.1.5.4 Капілярні явища
- •Контрольні питання
- •3.2 Поверхневі явища на межі тверде тіло – газ, тверде тіло – рідина, рідина – газ, рідина – рідина, тверде тіло – рідина, тверде тіло – тверде тіло
- •3.2.1 Кількісна характеристика адсорбції. Величини адсорбції
- •3.2.2 Рівняння стану адсорбції
- •3.2.3 Теплота адсорбції
- •3.2.4 Залежність адсорбції від температури та природи газу
- •3.2.5 Фізична адсорбція газів і парів на гладкій твердій поверхні. Закон Генрі
- •3.2.6 Теорія адсорбції і рівняння Ленгмюра
- •3.2.7 Ізотерма адсорбції Фрейндліха
- •3.2.8 Рівняння бет (Брунауера,Еммета,Теллера)
- •Аналогічно
- •3.2.9 Швидкість адсорбції
- •3.2.10 Хімічна адсорбція газів на твердій гладкій і пористій поверхні
- •3.2.11 Капілярна конденсація
- •Отже, при сталій температурі
- •Контрольні питання
- •3.3 Електричні явища на межі тверде тіло – рідина. Будова міцели
- •3.3.1 Електрокінетичні явища
- •3.3.2 Утворення і будова подвійного електричного шару на межі тверде тіло – рідина
- •3.3.2.1 Механізм утворення пеш
- •3.3.2.2 Термодинамічне співвідношення між поверхневим натягом і електричним потенціалом
- •3.3.2.3 Теорія будови пеш Гельмгольца-Перрена
- •3.3.2.4 Теорія будови пеш Гуї-Чепмена
- •3.3.2.5 Теорія будови пеш Штерна
- •3.3.3 Вирази для дзета-потенціалу
- •3.3.4 Вплив різних факторів на дзета-потенціал
- •3.3.4.1 Вплив індиферентних електролітів
- •3.3.4.2 Вплив неіндиферентних електролітів
- •3.3.4.3 Вплив pH-середовища
- •3.3.4.4 Вплив концентрації колоїдної системи
- •3.3.4.5 Вплив температури
- •3.3.4.6 Вплив природи дисперсійного середовища
- •3.3.5 Міцелярна теорія колоїдних розчинів
- •3.3.6 Йонна адсорбція з розчинів на твердому адсорбенті
- •3.3.6.1 Йонообмінна адсорбція
- •3.4 Стійкість дисперсних систем
- •3.4.1 Види стійкості дисперсних систем
- •3.4.2 Процеси, обумовлені агрегативною нестійкістю
- •3.4.3 Фактори стійкості дисперсних систем
- •3.4.4 Коагуляція гідрофобних золів
- •3.4.4.1 Коагуляція під дією електролітів. Правило Шульце−Гарді
- •3.4.4.2 Гетерокоагуляція. Взаємна коагуляція золів
- •3.4.5 Теорії стійкості і коагуляції
- •3.4.5.1 Адсорбційна теорія коагуляції г.Фрейндліха
- •3.4.5.2 Електростатична теорія коагуляції г.Мюллера
- •3.4.5.3 Теорія стійкості систем длфо
- •3.4.5.4. Вплив концентрації електроліту на потенціальні криві взає-модії частинок
- •3.4.6 Швидкість коагуляції
- •3.4.7 Колоїдний захист
- •Контрольні питання
- •Розв’язок
- •Розв’язок
- •3.5 Характеристика мікрогетерогенних дисперних систем План
- •Металокерамічні матеріали
- •3.5.1 Дисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем (аерозолі)
- •3.5.2 Дисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем
- •3.5.2.1 Суспензії
- •3.5.2.2 Емульсії
- •3.5.2.3 Латекси
- •3.5.3 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем (тверді золі, солідозолі)
- •3.5.3.1 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем і газоподібною дисперсною фазою (тверді піни)
- •3.5.3.2 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем і рідинною дисперсною фазою (тверді емульсії)
- •3.5.3.3 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем і твердою дисперсною фазою
- •3.5.4 Композиційні матеріали (композити)
- •3.5.4.1 Металокерамічні матеріали
2.1.2 Класифікація дисперсних систем
Дисперсні системи класифікують за такими ознаками:
1) за характером дисперсності ;
2) за ступенем дисперсності (або за розмірами частинок дисперсної фази);
З) за агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища;
4) за характером взаємодії між частинками дисперсної фази і дисперсійним середовищем;
5) за характером взаємодії між частинками дисперсної фази;
6) за формою частинок дисперсної фази (за топографічною ознакою).
2.1.2.1 За характером дисперсності
Дисперсні системи поділяють на монодисперсні, в яких всі частинки дисперсної фази мають однаковий ступінь дисперсності і полідисперсні, в яких частинки дисперсної фази мають різний ступінь дисперсності. Якщо останні системи є реальними, то монодисперсні − науковою абстракцією.
2.1.2.2 За ступенем дисперсності
Дисперсні системи прийнято ділити на грубодисперсні або мікрогетерогенні, в яких розміри частинок дисперсної фази перевищують 10-7 м (Д < 107 м-1 ), колоїдно-дисперсні або ультрамікрогетерогенні, в яких розміри частинок коливаються від 10-7 до 10-9 м (107 м-1 < Д < 109 м-1), розчини високомолекулярних речовин, в яких розміри частинок дисперсної фази мають ті ж розміри, що й в колоїдно-дисперсних системах, але, на відміну від попередніх, є гомогенними; молекулярно- (атомно-, йонно-) дисперсні, частинки дисперсної фази яких представляють собою окремі молекули (атоми, йони) розчинених речовин. Це т.зв. справжні розчини, які в колоїдній хімії не розглядаються.
2.1.2.3 За агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища
Дисперсійні системи поділяються на: системи з газоподібним дисперсійним середовищем (аеродисперсії, аерозолі) (від грецького έρ –повітря і solutio) – розчин);
Системи з рідинним дисперсійним середовищем – ліодисперсії (ліозолі від грецького λίο– рідина), в тому числі дисперсні системи з водним середовищем (гідродисперсії, гідрозолі, від грецького γίδ -вода) і дисперсні системи з середовищем органічної неполярної рідини (органодисперсії, органозолі), та дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем (тверді золі, солідозолі від латинського solidus – твердий).
Цей тип класифікації ілюструється даними табл. 2.1
Таблиця 2.1−Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом фази і середовища
Дисперсійне середовище |
Дисперсна фаза |
Назва дисперсної системи |
Приклади |
Г |
Г |
дисперсна система відсутня |
повітря, суміш газів |
Г |
Р |
аеродисперсії, аерозолі |
туман, хмари, дощ |
Г |
Т |
аеродисперсії, аерозолі |
дим, пил, порошки, волокнисті матеріали |
Р |
Г |
Ліозолі (гідрозолі і органо-золі), ліогелі (гідрогелі і органогелі), піни, газові емульсії |
піна ПАР, морська піна, піна піногасників, мінеральна вода, шампанське |
Р |
Р |
емульсії (О/В – 1 роду, пряма емульсія) (В/О – 2 роду обернена, ін-вертна емульсія) |
м вода в нафті, інвертні емульсійні бурові розчини |
Р |
Т |
суспензії, пасти (Д<107 м-1) колоїдні розчини (Д=107м-1-109м-1)
|
глинистий буровий розчин, цементний розчин, пасти, кол. р-ни гідроксидів металів, сірки, тощо. |
Т |
Г |
солідозолі (тверді золі), пористі матеріали з газо-вою дисперсною фазою |
пінопласти, поропласти, пемза, цементний камінь |
Т |
Р |
пористі матеріали з рідин-ною дисперсною фазою |
ґрунти, гірські породи, колектори нафти |
Т |
Т |
солідозолі (тверді золі) |
мінерали, сплави металів, металокераміка, композити, кольорові скла |