- •Предисловие
- •Введение
- •1 Предмет курса "поверхностные явления
- •2 Классификация поверхностных явлений
- •3 Дисперсность, удельная поверхность
- •4 Классификация дисперсных систем
- •4.1 Классификация дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы
- •4. 2 Классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
- •4.3 Классификация по интенсивности взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды
- •4.4 Классификация по интенсивности взаимодействия
- •5 Поверхностные явления на границе раздела фаз
- •5.1 Поверхностная энергия, поверхностное натяжение
- •5.2 Термодинамика поверхности раздела фаз
- •5.3 Пути понижения энергии Гиббса на границе раздела фаз
- •5.4 Когезия. Работа когезии
- •5.5 Адгезия, работа адгезии, термодинамические основы адгезии
- •5.6 Смачивание, краевой угол смачивания, теплота смачивания, гидрофилизация и гидрофобизация поверхностей.
- •5.7 Растекание, критерий растекания, поверхностные пленки, двумерный газ
- •5.8 Адсорбция
- •5.8.1 Общие положения, классификация изотерм адсорбции
- •5.8.2 Фундаментальное термодинамическое уравнение адсорбции Гиббса
- •5.8.3 Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел
- •5.8.4 Уравнение адсорбции Фрейндлиха. Его анализ и решение
- •5.8.5 Мономолекулярная теория (теория Ленгмюра)
- •5.8.6 Полимолекулярная теория (теория Поляни)
- •5.8.7 Теория полимолекулярной адсорбции бэт
- •Пористые адсорбенты, классификация пористых тел по Дубинину
- •5.8.10 Влияние природы и структуры адсорбента, природы и свойств газов и паров на адсорбцию. Адсорбция из смеси газов.
- •5.9 Адсорбция из раствора на границе с газом
- •5.8.10.1. Молекулярная адсорбция
- •5.8.11.2. Ионная адсорбция (адсорбция электролитов)
- •5.8.12 Ионобменная адсорбция
4. 2 Классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
Дисперсные системы классифицируют также по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Эта классификация представлена таблицей IV.2.
Таблица IV.2 - Классификация по агрегатному состоянию. Принятые обозначения: г, ж, т – соответственно газообразное, жидкое, твердое состояние
Агрегатное состояние дисперсионной среды |
Агрегатное состояние дисперсной фазы | ||
г |
ж |
т | |
г |
г/г, гомогенная среда, исключение гетерогенные системы синтеза аммиака |
ж/ж, аэрозоли, туманы |
т/г, аэрозоли, пыль, дым |
ж |
г/ж, коллоидные растворы, пены |
ж/ж, лиозоли, коллоидные растворы, эмульсии |
т/ж, лиозоли, коллоидные растворы (золи), суспензии |
т |
г/т, пористые тела |
ж/т, твердые эмульсии |
т/т, твердые золи (стекла, сплавы) |
4.3 Классификация по интенсивности взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды
Классификацию применяют только к системам с жидкой дисперсионной средой. По этой частной классификации отличают лиофильные и лиофобные коллоидные растворы. Детальное изучение коллоидных растворов привело к выводу, что все коллоидные растворы лиофобные. К лиофильным растворам условно можно отнести растворы высокомолекулярных соединений (ВМС). Это истинные растворы, однако некоторые свойства этих растворов, а именно те, которые определяются размером частиц (например, молекулярно-кинетические), подобны свойствам коллоидных растворов в связи с тем, что размеры молекул полимеров приближаются к размерам коллоидных частиц.
4.4 Классификация по интенсивности взаимодействия
между частицами дисперсной фазы
Согласно этой классификации дисперсные системы делятся на свободно дисперсные и связно дисперсные.
К свободно дисперсным системам относятся бесструктурные системы, в которых частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом в одну сплошную сетку и независимо перемещаются в дисперсионной среде под влиянием теплового движения или силы тяжести. Это приводит к тому, что такие системы не оказывают сопротивлению сдвигу, отличаются текучестью и всеми свойствами, характерными для обычных жидкостей. Сюда относят лиозоли, достаточно разбавленные суспензии и эмульсии. К свободно дисперсным системам должны быть отнесены и аэрозоли.
К связно дисперсным системам относятся системы, в которых частицы связаны друг с другом за счет молекулярных сил, образуя в дисперсионной среде пространственные сетки или каркасы (структуры). Частицы, образующие структуру, не способны к взаимному перемещению и могут совершать лишь колебательные движения. Сюда относятся гели - системы, образующиеся из золей в результате потери ими устойчивости, концентрированные эмульсии и суспензии, а также порошки. Гели могут образовываться как в результате коагуляции коллоидных систем и объединения в одно целое выпавшего осадка, так и в результате молекулярного сцепления частиц золя, образующего рыхлые сетки.
Переход золя в гель называется гелеобразованием. Эти системы склонны к тиксотропии, заключающейся в том, что под механическим воздействием гели разжижаются, т.е. происходит разрушение пространственной сетки (и они приобретают текучесть), но через некоторое время, зависящееся от свойств геля, текучесть вновь теряется в связи с восстановлением пространственной сетки.