
- •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
2.1.2.4 За характером взаємодії між частинками дисперсної фази і дисперсійним середовищем
За цією ознакою класифікуються дисперсні системи з твердою дисперсною фазою і рідинним дисперсійним середовищем, т.зв. ліозолі. Як показано в табл. 2.1, останні, в залежності від характеру дисперсійного середовища, поділяються на гідрозолі, в яких дисперсійним середовищем є вода або водні розчини неорганічних речовин (а також полярні органічні рідин) і органозолі, дисперсійним середовищем яких є неполярні органічні рідини.
Якщо частинки дисперсної фази змочуються дисперсійним середовищем, то такі системи називають ліофільними (відповідно гідрофільними або органофільними) (від грецького - любов). Дисперсні системи, в яких частинки дисперсної фази не змочуються дисперсійним середовищем, називають ліофобними (гідрофобні, органофобні) (від грецького −страх). Як правило, гідрофільні системи є одночасно органофобними і навпаки, гідрофобні системи проявляють органофільні властивості. Ліофільні системи є більш стабільними, ніж ліофобні, які для своєї стабілізації потребують наявності спеціальних добавок, т.зв. стабілізаторів.
2.1.2.5 За характером взаємодії між самими частинками дисперсної фази
За цією ознакою дисперсні системи поділяються на вільнодисперсні (безструктурні), в яких частинки дисперсної фази практично не контактують одна з одною і вільно плавають в дисперсійному середовищі. З цього ясно, що за цією ознакою можуть класифікуватись дисперсні системи з газовим або рідинним дисперсійним середовищем. Це аерозолі (дими, пил в газі, туман), і розбавлені ліозолі (розбавлені суспензії, емульсії, піни, колоїдні розчини). Агрегатний стан вільнодисперсних систем визначається агрегатним станом дисперсійного середовища.
Так, аеродисперсії (аерозолі) ведуть себе, як гази; ліозолі (молоко, мінеральна вода, шампанське, тощо) ведуть себе, як рідини. При високій концентрації частинок дисперсної фази, останні можуть контактувати між собою, утворюючи просторові каркаси, подібно до бджоляної вощини, комірки якої заповнені медом. Такі системи називають структурнодисперсними (структурованими) або зв'язанодисперсними (гелі від слова gelatine – желатина). Це концентровані дисперсії. На противагу вільнодисперсним системам, зв'язанодисперсні системи ведуть себе подібно до твердих тіл. До них відносяться аерогелі або ксерогелі - пористі тіла з системою тонких відкритих пор, капілярно-пористі тіла типу активованого вугілля, силікагелю, ліогелі (гелі силікатної кислоти, гідроксидів алюмінію і заліза), бентонітові глини у воді, цементне тісто, тощо.
Структури
в структурнодисперсних системах
утворюються в стані спокою. При механічній
дії на них (перемішуванні, переливанні,
прокачуванні) ці структури, як правило,
руйнуються і структурнодисперсні
системи (гелі) перетворюються в
вільнодисперсні (золі) і при цьому
розріджуються. В стані спокою в одних
випадках структури можуть відновлюватися
майже повністю або частково, в других
– зовсім не відновлюватися. Ізотермічний
процес зворотнього відновлення структури
після її руйнування називається
тіксотропією.
Відповідно до вище сказаного, розрізняють
тіксотропні, неповністю тіксотропні і
нетіксотропні зв'язанодисперсні системи.
Причиною цього є характер зв'язку між
частинками дисперсної фази. В тіксотропних
структурах зв'язки між частинками
утворюються за рахунок слабких
Ван-дер-Ваальсових сил, які можуть
зворотньо відновлюватися. Їх називають
коагуляційними структурами. В
нетіксотропних дисперсіях структури
утворюються за рахунок сильних валентних
або кристалічних зв'язків, руйнування
яких при механічній дії є незворотнім.
Тому їх називають к
ристалізаційно-конденсаційними
структурами. Слід одначе відмітити, що
абсолютно тіксотропних систем в природі
не існує, поскільки при механічній дії
на структури відбувається часткове
подрібнення частинок, що змінює їх
тіксотропність.
При довгому стоянні коагуляційні структури "старіють". При цьому
відбувається ущільнення структури і виділення рідинної фази. Це явище називають синерезисом.