- •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
3.5 Характеристика мікрогетерогенних дисперних систем План
Дисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем (аерозолі)
Дисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем
3.5.2.1 Суспензії
3.5.2.2 Емульсії
3.5.2.3 Латекси
3.5.2.4 Піни
3.5.3 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем
3.5.3.1Дисперсні 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
Композиційні матеріали (композити)
Металокерамічні матеріали
3.5.1 Дисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем (аерозолі)
Дисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем звичайно називають аерозолями, хоча в більшості випадків їх дисперсність нижча від колоїдної, а тому їх правильніше називати аеродисперсними системами.
Відмінність аерозолів від ліозолів обумовлена, перш за все, розрідженістю i меншою в’язкістю дисперсійного газового середовища. Тому броунівський рух в аерозолях відбувається набагато інтенсивніше, а седиментація частинок протікає знач но швидше, ніж в ліозолях. Друга суттєва їx відмінність полягає в тому, що в газовій фазі не може відбуватися електролітична дисоціація i, отже, неможливе утворення подвійного електричного шару із йонів навколо частинок.
Аерозолі класифікують за агрегатним станом дисперсної фази, за дисперсністю i за методами походження.
Виходячи з першого принципу, aepoзолі ділять на тумани - системи з рідинною дисперсною фазою і дими - системи з твердими частинками. Слід мати на увазі, що часто в практиці дим означає аеродисперсну систему, яка виникає при згорянні палива i містить як тверді частинки сажі i попелу, так i рідинні частинки продуктів перегонки палива i краплі води, які утворюються в результаті конденсації водяної пари. Дими, в яких частинки дисперсної фази адсорбували значну кількість вологи iз атмосфери, очевидно є одночасно i димами i туманами. Такі системи, які особливо часто утворюються при великому вмісті вологи в задимленій атмосфері над ве ликими промисловими містами, називаються особливим англійським, словом "смог" (smog » smoke (дим) + fog (туман)).
За дисперсністю аерозолі є твердою дисперсною фазою поділяють на дими , дисперсністю від 109 до 105 м-1 i на пили , дисперсність яких звичайно більша від 105 м-1. Тумани, як правило, мають досить крупні крапельки з дисперсністю I07 до 10 5 м-1.
За походженням системи з газовим дисперсійним середовищем поділяють, як i всі дисперсні системи, на диспергаційні і конденсаційні аерозолі. Диспергаційні аерозолі, які утворюються при подрібненні твердих тіл або при розпиленні рідин, мають досить великі частинки i, як правило, полідисперсні. Аерозолі, одержані методом конденсації iз пересичених парів або в результаті хімічних реакцій, навпаки, звичайно є високодисперсними системами є більш однорідними за ступенем дисперсності частинками.
Форма частинок аерозолів залежить від агрегатного стану дисперсної фази. В туманах крапельки рідини сферичні. В димах вони можуть мати різноманітну форму, наприклад, голчасту, пластинчасту, зіркоподібну.
Концентрацію важкодоступних для дослідження аерозолів можна визначити за допомогою радіолокаторів.
Практичне значення аерозолів. Аерозолі завдяки поширенню в природі i техніці відіграють важливу роль в житті і діяльності людини.
Природні аерозолі - хмари i тумани - мають величезне значення для метеорології i сільського господарства, оскільки визначають випадання опадів і в значній мірі обумовлюють клімат того чи іншого району. Taкi природні явища, як дощ, сніг цілком визначаються наявністю в атмосфері аерозолів. Відому роль відіграють аерозолі і в біології - пилок рослин, спори бактерій, а також легке насіння переноситься в природі в формі aepoзoлів.
Не менше значення мають аерозолі, які одержуються а результаті практичної діяльності людини. В металургійних i xiмічних виробництвах в повітря викидаються величезні кількості диму. 3 димом виносяться не тільки сажа i попіл, але i цінні речовини, які могли б бути використані в виробництв. Дим забруднює довкілля, знижує рослинність i шкідливо впливає на здоров'я людей.
Аерозолі утворюються i при роботі різних машин – дробилок, млинів, вальців, сит, тощо. Пил, який виділяється при їх роботі, попадаючи між частини машин, прискорює їх знос, створює антисанітарні умови для роботи людини. Особливо шкідливий пил, який містить гострі осколки кварцу. Довге вдихання такого пилу викликає захворювання легенів – силікоз.
В вугільних шахтах утворення пилу може служити причиною сильних вибухів. Небезпека вибуху можлива на вcix підприємствах, які переробляють в порошкоподібному стані матеріали (мука, цукор, сірка). Вибухи aepoзолів більш небезпечні, ніж вибухи газів, поскільки перехід від твердого або рідинного стану речовини до газоподібного супроводжується набагато більшим збільшенням об'єму системи, ніж при газових реакціях.
Одначе в деяких випадках aepoзолі відіграють i позитивну роль. Наприклад, розпилення до стану аерозоля застосовують при подачі твердого і рідинного палива в топки. Одержання аерозоля фарби або лаку за допомогою пневматичного розпилення широко використовується для фарбування різних поверхонь i предметів. Аналогічний метод застосовується при металізації поверхонь. Величезне значення має розпилення інсектицидів, фунгіцидів і гербіцидів, а також води в сільському господарстві. В медицині аерозолі застосовують при введенні лікувальних засобів в організм методом інгаляції. Особливе значення аерозолі мають а військовій справі при світломаскуванні.