- •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:
Значение мицеллярных растворов
Для биологических систем и практики определяется способностью мицелл солюбилизировать различные вещества.
В настоящее время МЦ рассматриваются как модели биологических мембран, благодаря сходству некоторых свойств структуры мембран и мицелл.
Мицеллы солей желчных кислот играют важную роль в транспорте и адсорбции липидов, являются солюбилизаторами холестерина, обеспечивают вывод лекарств из организма.
Мицеллярные системы обладают сильным моющим действием. При сухой химической чистке происходит солюбилизация обратными мицеллами полярных загрязнений с тканей, прямыми мицеллами солюбилизируются жирные углеводородные загрязнения, на чем основано моющее действие ПАВ.
Лекция 12
Лиофобные дисперсные системы. Эмульсии
Эмульсии – свободнодисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза являются жидкостями (которые не смешиваются или смешиваются ограниченно).
Классификация
В зависимости от полярности фаз различают два типа эмульсии:
прямые (1-ого рода) – м/в – состоят из полярной дисперсионной среды – воды и неполярной дисперсной фазы (масло)
обратные (2-ого рода) – в/м – неполярная дисперсионная среда и полярная фаза (вода)
В зависимости от концентрации дисперсной фазы
а) разбавленные - с φд.ф. <1% от объема
б) концентрированные 0,1 < φд.ф. <74об.%
в) высококонцентрированные φд.ф. >74об.%
От концентрации дисперсной фазы зависят все основные свойства эмульсий, в первую очередь, устойчивость и методы стабилизации.
В разбавленных и концентрированных эмульсиях капли имеют шарообразную форму,
в эмульсиях с φд.ф.≈ 74% - сферическую, но расположены вплотную
в эмульсиях с φд.ф. >74% - деформация капель и эмульсия образует соты – капли-многогранники
Несколько необычный выбор значения концентрации (74%), отделяющего концентрированные и высококонцентрированные эмульсии, обусловлен следующими соображениями. Из математики известно, что шары при плотной их упаковке занимают 74% объёма системы, а остальные 26% объёма приходится на промежутки между шарами (в случае эмульсий – на дисперсионную среду). Таким образом, 74% - это объёмная концентрация, когда капельки дисперсной фазы, плотно прижатые друг к другу, ещё сохраняют сферическую форму. При дальнейшем увеличении содержания фазы капельки деформируются.
при φд.ф. > 90% гели, их называют желатинированными, они не текут и не седиментируют.
По своим реологическим свойствам они принципиально отличаются от обычных эмульсий. Действительно, разбавленные и концентрированные эмульсии – жидкообразные тела, текущие при любых напряжениях сдвига. Их вязкость возрастает с повышением концентрации в согласии с уравнением Эйнштейна. Желатинированные эмульсии, подобно гелям и студням, твёрдообразны и имеют вполне определённый предел текучести. Примерами таких эмульсий могут служить сливочное масло, маргарин, густые косметические кремы и т.п.
Получение: Эмульсии, как и любые дисперсные системы, могут быть получены как конденсационными (конденсация паров, например углеводородов, в воде или заменой растворителя), так и диспергационными методами. Чаще получают эмульсии диспергационными методами.
В лаборатории наиболее простым приёмом диспергирования является энергичное встряхивание пробирки или колбы с несмешивающимися жидкостями. При этом одна жидкость в виде мелких капелек (их радиус 10-5–10-7 м) распределяется в объёме другой.
Для определения типа эмульсии существует несколько методов:
разбавление или смешение капли эмульсии с водой или маслом. Каплю эмульсии вносят в пробирку с водой. Если капля равномерно распределяется в воде, - это эмульсия (М/В). Капля эмульсии (В/М) смешиваться с водой не будет.
Метод осуществляют и по-другому. Каплю эмульсии и каплю воды помещают на предметное стекло и стекло наклоняют так, чтобы капли пришли в соприкосновение. Если капли сольются, то дисперсионной средой является вода, если не сольются - масло. Если наблюдается смешение с водой – прямая или наоборот.
Или капля эмульсии и воды располагают рядом: если сольются - прямая.
избирательное окрашивание одной из фаз красителями:
К небольшому объему эмульсии добавляют краситель, растворимый в одной из жидкостей. Получают окрашивание либо капелек фазы, либо дисперсионной среды. Если краситель растворим в воде, то он в эмульсии (М/В) окрашивает дисперсионную среду, а капельки масла остаются бесцветными; в эмульсии (В/М) - наоборот. Это видно при наблюдении пробы эмульсии на предметном стекле микроскопа. Жирорастворимый краситель окрашивает дисперсионную среду эмульсии обратного типа (В/М).
водорастворимые – метиленовая синь, конго красный
жирорастворимые – судан 3
По электропроводности. Стабилизатором эмульсий прямого типа обычно являются ионогенные ПАВ (например, олеат натрия), диссоциирующие в водной среде на ионы. Они обуславливают достаточно высокую электропроводность эмульсий (М/В). Малые значения электропроводности указывают на образование обратной эмульсии (В/М).
Таким образом, если опустить в эмульсию электроды, соединённые с аккумулятором и амперметром, то отклонение стрелки последнего будет означать, что дисперсионной средой является вода, а эмульсия относится к типу (М/В).
по смачиваемости эмульсией бумаги или парафина
Наносят каплю эмульсии на поверхность пластинки, покрытой слоем парафина. Если капля растекается по поверхности, то эмульсия обратного типа (В/М), если не растекается, то - прямого типа (М/В).
На фильтровальную бумагу наносят каплю эмульсии. Если средой является вода, то капля быстро впитывается в бумагу, на которой остается жирное пятно. Капля эмульсии (В/М) не впитывается.