- •Коллоидная химия
- •1.Коллоидные системы и предмет коллоидной химии
- •1.1. Коллоидные системы
- •1.2. Предмет коллоидной химии
- •Первый вариант количественной оценки - основной
- •Например, у частицы кубической формы с размером ребра
- •1.3. Классификация дисперсных систем
- •Классификация коллоидных систем по агрегатному состоянию фаз
- •2. Физическая химия поверхностных явлений
- •2.1. Межмолекулярные связи
- •Отличия молекулярных сил притяжения от химических:
- •Вклад различных видов энергии в общую энергию притяжения молекул
- •2.2.1. Определения поверхностного натяжения
- •1. Поверхностное натяжение численно равно работе обратимого изотермического образования единицы поверхности
- •2.2.3. Факторы, влияющие на величину поверхностного натяжения
- •1. Температура т
- •Поверхностное натяжение веществ на границе с воздухом
- •3) Природа контактирующих фаз
- •2.2.4. Экспериментальные методы определения поверхностного натяжения
- •2.3. Внутренняя (полная) удельная поверхностная энергия
- •Термодинамические характеристики поверхности некоторых жидкостей на границе их с воздухом
- •2.4. Адсорбция
- •2.4.1. Основные понятия и определения
- •2.4.2.1.Уравнение Ленгмюра(*)
- •Основные положения теории Ленгмюра:
- •Экспериментальное определение констант уравнения Ленгмюра
- •Правило Дюкло — Траубе:
- •Экспериментальное определение геометрических размеров молекулы пав
- •2.4.2.3. Изотермы адсорбции на неоднородной поверхности
- •А) теория Поляни(*)
- •Основные положения теории Поляни:
- •Основные положения теории бэт
- •Основные характеристики адсорбентов
- •Классификация адсорбентов:
- •2. По полярности
- •3. По размеру пор
- •2.4.5.2. Влияние кривизны поверхности на равновесие фаз
- •2.4.5.3. Капиллярные явления
- •2.4.5.4.Теория капиллярной конденсации
- •Условия действия капиллярных сил
- •2.4.5.5. Классификация изотерм адсорбции
- •2.4.6. Адсорбция из растворов на твердых адсорбентах
- •2.4.6.1. Молекулярная адсорбция
- •2.4.6.1.2. Основные закономерности адсорбции из растворов неэлектролитов на поверхности твердых адсорбентов)
- •2. Природа растворителя
- •3. Влияние природы адсорбента
- •4. Влияние природы адсорбтива
- •2.4.6.1.2. Основные закономерности адсорбции из растворов электролитов на поверхности твердых адсорбентов.
- •2.4.6.1.3. Ионно-обменная адсорбция
- •2.5. Смачивание. Адгезия. Когзия
- •2.5.1. Адгезия. Когзия
- •Механизм процесса адгезии
- •Несколько механизмов и теорий адгезии
- •2.5.2. Краевой угол смачивания и работа адгезии
- •2.5.3. Избирательное смачивание
- •2.5.4. Инверсия смачиваемости поверхности
- •2.5.5. Количественные характеристики процесса смачивания поверхности.
- •Qсм и b порошкообразных веществ
- •2.5.6. Измерение краевого угла смачивания
- •Использование пав для изменения смачиваемости поверхности
- •Избирательное смачивание
- •3. Молекулярно-кинетические свойства дисперсных систем
- •3.2. Диффузия в коллоидных системах
- •3.3. Седиментация суспензий
- •3.3. Седиментационно-диффузионное равновесие. Седиментационная устойчивость
- •Седиментационная устойчивость
- •4. Модель реального тела. Модель Бингама(*) – вязкопластическое тело
- •Лекция 9. .4.3. Реологические свойства реальных тел
- •Классификация тел по их реологическим свойствам
- •Вязкость агрегативно устойчивых дисперсных систем
- •4.3.2.Реологические свойства структурированных жидкообразных систем
- •Электрические свойства коллоидных растворов (золей)
- •5.1. Электрокинетические явления
- •5.2. Механизм образования дэс
- •4. Поляризация поверхности за счёт внешнего электрического поля.
- •5.3. Строение дэс
- •5.4. Факторы, влияющие на величину ζ-потенциала:
- •5.5.3. Влияние температуры на электрокинетический потенциал
- •5.5.4. Влияние рН среды
- •5.5.5. Экспериментальное определение - потенциала
- •6.Коагуляция и устойчивость дисперсных систем
- •6.1. Устойчивость дисперсных систем
- •6.2. Факторы агрегативной устойчивости
- •6.3. Ионный фактор стабилизации дисперсных систем Теория устойчивости лиофобных золей длфо
- •6.4. Коагуляция лиофобных дисперсных систем
- •6.4.1. Основные закономерности электролитной коагуляции
- •6.4.2. Кинетика электролитной коагуляции
- •6.4.3. Частные случаи электролитной коагуляции
- •6.4.4. Коллоидная защита
- •7. Лиофильные дисперсные системы. Коллоидные поверхностно-активные вещества
- •Классификация и общая характеристика пав
- •Коллоидные пав
- •2. Гидрофильно-липофильный баланс
- •Групповые числа атомных группировок
- •Применение пав
- •3. Строение мицелл пав. Солюбилизация
- •Факторы, влияющие на ккм
- •1) В растворах ипав ↑ Сэл-та ↓ ккм.
- •2) Добавление органических веществ в водные растворы пав по-разному влияет на ккм:
- •3). Влияние температуры т.
- •Значение мицеллярных растворов
- •Лиофобные дисперсные системы. Эмульсии
- •Классификация
- •Устойчивость и стабилизация эмульсий
- •Эмульгаторы
- •Механизм стабилизации:
Лекция 1
Коллоидная химия
1.Коллоидные системы и предмет коллоидной химии
1.1. Коллоидные системы
Историческая справка
Первоначально коллоидная химия была лишь главой физической химии. Теперь это самостоятельная дисциплина со своим кругом идей. Были разработаны специальные специфические коллоидно-химические методы исследования: ультрамикроскопия, электронная микроскопия, ультрацентрифугирование, электрофорез и т.д. Практика показала огромное значение коллоидной химии для современной техники. Невозможно указать отрасль народного хозяйства, в которой не использовались бы коллоидные системы и коллоидные процессы. С коллоидными системами человек имел дело с незапамятных времен. Однако изучение их началось сравнительно недавно.
Обычно считают, что основателем коллоидной химии является английский ученый Томас Грэм (*)(1805-1869), который в 50-60-е годы позапрошлого столетия ввел в обращение основные коллоидно-химические понятия. Однако не следует забывать, что у него имелись предшественники, и прежде всего – Яков Берцелиус(*)и итальянский химик Франческо Сельми(*). В 30-е годыXIXвека Берцелиус описал ряд осадков, проходящих при промывании через фильтр (кремниевая и ванадиевая кислоты, хлористое серебро, берлинская лазурь и др.). Эти проходящие через фильтр осадки Берцелиус назвал «растворами», но в то же время он указал на их близкое сродство с эмульсиями и суспензиями, со свойствами которых он был хорошо знаком. Франческо Сельми в 50-е годыXIXвека продолжил работы в этом направлении, ища физико-химические различия между системами, образованными осадками, проходящими через фильтр (он назвал их «псевдорастворами») и обычными истинными растворами.
Английский ученый Майкл Фарадей(*)в 1857 г. синтезировал коллоидные растворы золота – взвесьAuв воде размерами частиц от 1 до 10 нм. и разработал методы их стабилизации.
Эти «псевдорастворы» рассеивают свет, растворенные в них вещества выпадают в осадок при добавлении небольших количеств солей, переход вещества в раствор и осаждение из него не сопровождаются изменением температуры и объема системы, что обычно наблюдается при растворении кристаллических веществ.
Томас Грэм развил эти представления о различии между «псевдорастворами» и истинными растворами и ввел понятие «коллоид». Грэм обнаружил, что вещества, способные к образованию студнеобразных аморфных осадков, такие как гидроокись алюминия, альбумин, желатина, диффундируют в воде с малой скоростью по сравнению с кристаллическими веществами (NaCl, сахароза). В то же время кристаллические вещества легко проходят в растворе через пергаментные оболочки («диализируют»), а студнеобразные вещества не проходят через эти оболочки. Принимая клей за типичный представитель студнеобразных не диффундирующих и не диализирующих веществ, Грэм дал им общее название «коллоид», т.е. клееобразный (от греческого слова колла – клей). Кристаллические вещества и вещества, хороши диффундирующие и диализирующие он назвал «кристаллоидами».
Перечислим аномальные свойства некоторых растворов, которые мы называем теперь коллоидными системами.
Свойства коллоидных систем:
1. рассеивание света (опалесценция) (указывает на неоднородность, многофазность системы).
Опалесценция становится особенно заметной, если, как это делал Тиндаль (*)через коллоидный раствор пропускать пучок сходящихся лучей, поставив между источником света и кюветой с раствором линзу. При этом растворы, прозрачные в проходящем свете, в боковом освещении проявляют все свойства мутных сред. В коллоидной жидкости, наблюдаемой сбоку, образуется яркий светящийся конус (конус Тиндаля).
медленная диффузия
малое осмотическое давление
(пп. 2 и 3 говорят о наличии в системе крупных частиц)
4. коллоидные растворы способны к диализу, т.е. с помощью мембраны могут быть отделены от примесей
5. способны к коагуляции (разрушению) системы при: добавлении примесей, изменении Т, перемешивании и т.д.
6. иногда обнаруживают явление электрофореза, открытое Рейссом(6) в России в 1808 г., т.е. частицы в системе могут обладать зарядом.
Чтобы представить, чем занимается наука «Коллоидная химия», надо ответить на вопрос, что такое коллоиды или коллоидные системы?