кратко коллоидная

Дисперсность – величина, обратная линейному размеру частицы (м^-1):

Поверхностная энергия G_S

- полная поверхностная энергия системы.

Седиментация – это движение частиц под действием силы тяжести.

Закон Стокса:

- основная формула седиментационого анализа

Диффузия – это процесс, направленный на выравнивание концентраций в первоначально неоднородной среде.

- 1-й закон Фика;

- уравнение Эйнштейна (коэффициент диффузии)

проекция среднеквадратичного сдвига:

- уравнение для среднеквадратичного сдвига

D ~ 10^-11 – 10^-14 м²/с, [D]=[м²/с]

Коэффициент диффузии – это поток вещества, переносимый через цилиндр с единичной площадью поперечного сечения в единицу времени.

уравнению Гиббса-Дюгема

- гипсометрический закон, барометрическая формула.

Осмосом называется движение растворителя (Дисперсионной среды) к коллоидному раствору через полупроницаемую мембрану.

уравнению Вант-Гоффа:

Анизотропия световых волн:

Закон Релея: .

- Закон Бугера-Ламберта-Бера

- мутность системы [м^-1]

Мутность – это величина, обратная расстоянию, на котором интенсивность падающего света ослабляется в е раз.

Поверхностное натяжение – это работа образования единицы поверхности в обратимых изотермических условиях.

Опыт Дюпре:

Поверхностное натяжение – это сила, действующая к тангенциальной поверхности и отнесенная к единице длины периметра, ограничивающего эту поверхность.

Обобщенное уравнение I и II законов термодинамики:

- Уравнение Гиббса-Гельмгольца

- уравнение Лапласа.

- формула Жюрена.

- принцип Кюри-Гиббса

- уравнение Томсана-Кельвина (капиллярной конденсации).

Метод Гиббса:

Метод поверхностного слоя:

За толщину слоя принимают расстояние по обе стороны от границы раздела фаз, за пределами которого поверхностные свойства перестают отличаться от объемных.

Смачивание – это явление взаимодействия жидкости с твердым или жидким телом при наличии границы раздела трех фаз.

- Уравнение Юнга.

Работа растекания – это энергия, которая выделяется при покрытии поверхности тонким слоем жидкости или это сила, действующая к поверхности вдоль всей поверхности контакта.

- работа Кагезии

- работа Адгезии

Кагезия – это взаимодействие между частицами одной фазы. Это работа, которую необходимо затратить на разрыв фазы, отнесенная к единице поверхности разрыва.

Работа адгезии затрачивается на образование двух новых поверхностей и и выигрывается за счет исчезновения поверхности твердое тело-жидкость.

Теплота смачивания (Н_СМ) – это количество энергии, которое выделяется при смачивании единицы поверхности.

Коэффициент шероховатости – отношение поверхности истинной к поверхности геометрической. ,

Методы измерения поверхностного натяжения.

Статическое Методы, основанные на изучении статического равновесия Метод капиллярного поднятия Метод Вильгельми

Полустатические Сталогмометрический n0 – число капель для стандартной жидкости nX – для измеряемой 2. Метод Дю-Нуи 3. Метод избыточных давлений.

Динамические методы: метод колеблющихся струй.

АДСОРБЦИЯ.

- принцип Кюри

Адсорбцией называется процесс перераспределения компонента между объемной фазой и поверхностным слоем.

1. А – полная адсорбция – это количество адсорбата в поверхностном слое, отнесенное к единице массы или площади адсорбента. Может измеряться в моль/м², моль/кг, г/кг и т.д.

2. Г – «гамма» - избыточная адсорбция (гипсовская) – это избыток адсорбата в поверхностном слое по сравнению с таким же объемом фазы, отнесенной к единице поверхности или массы адсорбента.

- уравнение Леннарда-Джонса

- адсорбционное уравнение Гиббса.

- интегральное изменение энергии Гиббса.

- дифференциальное изменение энтропии

- дифференциальная энтальпия адсорбции

- изостерическая теплота адсорбции

- теплота конденсации

- чистая теплота адсорбции

Qa – интегральная теплота адсорбции,

Qra – интегральная чистая теплота адсорбции,

- уравнение Генри

- уравнение Лангмюра.

Адсорбция смеси газов на однородной поверхности

Адсорбция смеси газов на неоднородной поверхности

Теория БЭТ

Основные положения:

1. При попадании молекулы адсорбата на занятое место образуется кратный комплект.

2. По мере приближения p к p^s уменьшается число свободных адсорбционных мест. Первоначально увеличивается, а затем уменьшается число мест, занятых единичными, двойными и т.д. комплектами.

3. При p =p^s адсорбция переходит в конденсацию.

4. Горизонтальные взаимодействия отсутствуют.

5. Для первого слоя выполняется изотерма Лангмюра.

Основной недостаток теории – пренебрежение горизонтальными взаимодействиями в пользу вертикальных.

Учет взаимодействий адсорбат-адсорбат.

Адсорбент не полярен.

Графику 1 соответствуют слабые взаимодействия адсорбат-адсорбат, сильное адсорбат-адсорбент.

Графику 2 соответствуют сильное взаимодействие адсорбат-адсорбат, сильное адсорбат-адсорбент.

Графику 3 соответствуют сильное взаимодействие адсорбат-адсорбат, слабое адсорбат-адсорбент.

- уравнение Фрункина, Фаулера, Гугенгейма.

k – аттракционная постоянная.

Потенциальная теория Поляни

Адсорбция – это результат притяжения адсорбата к поверхности адсорбента за счет действия адсорбционного потенциала, который не зависит от присутствия других молекул и зависит от расстояния между поверхностью и молекулой адсорбата.

, - адсорбционный потенциал.

Поскольку поверхность неоднородная, расстояние заменяют на адсорбционный объём . Адсорбционный объём – это объём, заключенный между поверхностью и точкой, соответствующей данному значению.

Адсорбционный потенциал – это работа перенесения 1 моль адсорбата вне данного адсорбционного объёма в данную точку адсорбционного объёма (или работа переноса 1 моль насыщенного пара адсорбата, находящегося в равновесии с жидким адсорбатом в отсутствии адсорбента в равновесную с адсорбентом паровую фазу).

уравнением Томпсона – Кельвина.

Адсорбция на границе твердое тело – жидкость

Уравнение изотермы адсорбции с константой обмена

Поверхностной активностью g называется способность веществ снижать поверхностное натяжение в системе.

- правило Траубо Дюкло

- уравнение Шишковского.

Мицелла – называется агрегат молекул дифильных ПАВ, углеводородные радикалы которых образуют ядро, а полярные группы обращены в водную фазу.

Масса мицеллы – мицелляльная масса.

Число молекул – число агрегации.

Для гомологического ряда существует эмпирическое уравнение:

a – энергия растворения функциональной группы.

b – инкремент адсорбционного потенциала, работа адсорбции на одно метиленовое звено.

Наличие в мицеллах углеводородного ядра создает возможность для растворения в водных растворах ПАВ соединений, которые не растворимы в воде, это явление называется солюбилизацией (то, что растворяется – солюбилизат, ПАВ – солюбилизатор).

- двухмерное давление.

Пленка с обеих сторон ограниченная одинаковыми фазами называется двусторонней. В таких пленках наблюдается постоянное движение маточного раствора.

Пленки толщиной меньше 5 нм называются черными пленками.

- аналог уравнения Шишковского

Электрокинетические явления. Двойной электрический слой (ДЭС).

Электроосмосом называется движение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под действием электрического тока.

Электрофорез – это движение частиц дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды под действием электрического тока.

модуль сдвига

модуль вязкого трения

- уравнение Гелемгольца-Смалуковского

уравнение Больцмана

Объемная плотность заряда

\

Уравнение Пуассона

- толщина ДЭС – это расстояние, на котором потенциал ДЭС уменьшается в e раз.

- потенциал экспоненциально уменьшается.

Ёмкость двойного слоя

Теория Штерна. Строение коллоидной мицеллы.

Двойной электрический слой состоит из двух частей: плотной и диффузной. Плотный слой образуется в результате взаимодействия потенциалобразующих ионов со специфически адсорбирующимися. Эти ионы, как правило, частично или полностью дегидратированы и могут иметь как одинаковый, так и противоположный к потенциалопределяющим ионам заряд. Это зависит от соотношения энергии электростатического взаимодействия и потенциала специфической адсорбции . Ионы плотного слоя закреплены. Другая часть ионов расположена в диффузном слое, эти ионы свободны и могут перемещаться вглубь раствора, т.е. из области большей концентрации в область меньшей. Общая плотность заряда складывается из двух частей.

- заряд слоя Гельмгольца

- Заряд диффузного слоя

, где - мольная доля противоионов в растворе

Линия разрыва называется границей скольжения.

Потенциал, возникающий на границе скольжения в результате отрыва части диффузного слоя, называется электрокинетическим потенциалом (Дзэта потенциал ).

Частица дисперсной фазы, с окружающим её слоем противоионов и двойным электрическим слоем называется мицеллой.

Уравнение Гелемгольца-Смолуховского

(для электроосмоса).

Для потенциала течения:

- 1-е уравнение Липпмана.

- 2-е уравнение Липпмана.

- уравнение Нернста

- уравнение электрокапиллярной кривой (ЭКК).

Коагуляция – это процесс слипания частиц, приводящий к потере агрегативной устойчивости.

– правило Шульце-Гарди

Плёнка – это часть системы, находящаяся между двумя межфазными поверхностями.

Расклинивающее давление возникает при резком уменьшении толщины плёнки в результате взаимодействия сближающихся поверхностных слоев.

Теория устойчивости. ДЛФО (Дерягин, Ландау, Фервей, Овербек).

Согласно теории ДЛФО в расклинивающем давлении выделяют две составляющие:

1. Электростатическая П_Э (положительная, она обусловлена силами электростатического отталкивания). Соответствует уменьшению энергии Гиббса при возрастании толщины пленки.

2. Молекулярная П_М (отрицательная, обусловлена действием сил притяжения). Обусловлена сжатием пленки за счет химических поверхностных сил, радиус действия сил десятые доли нм с энергией порядка 400 кДж/моль.

Полная энергия взаимодействия:

- уравнение Лапласа

- для слабо заряженных поверхностей

Для сильно заряженных поверхностей:

Молекулярная составляющая – взаимодействие двух атомов:

~

Взаимодействие атома с поверхностью:

Поверхности слабозаряженные: ,Для сильнозаряженных поверхностей

Теория быстрой коагуляции Смолуховского.

Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита.

I – скорость коагуляции мала,

II – скорость коагуляции практически пропорциональна концентрации электролита.

III – область быстрой коагуляции, скорость практически не зависит от концентрации.

Основные положения:

1. Исходный золь монодисперсный, сходные частицы имеют сферическую форму.

2. Все столкновения частиц результативны.

3. При столкновении двух первичных частиц образуется вторичная. Вторичная + первичная = третичная. Первичное, вторичное, третичное – кратность.

, , ,

Системы, которые образуются самопроизвольно называются лиофильными, характеризуются низкими значениями и стабильные.

Системы лиофобные не образуются самопроизвольно, т/д неустойчивы и требуют дополнительной стабилизации чаще всего за счет введения в систему ПАВ.

Стадия образования зародышей ()=Образование центров кристаллизации (I) + Стадия доставки вещества к этим центрам(U).

Стадия роста зародыша = образование центров двухмерной конденсации (I’) + доставка вещества к этим центрам (U)