- •Предмет колоїдної хімії
- •Класифікація колоїдних систем
- •Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом дисперсної фази та дисперсійного середовища.
- •Контрольні питання:
- •Поверхневі явища та їх класифікація
- •Класифікація поверхневих явищ
- •Поверхневий натяг
- •Поверхневий натяг деяких речовин на межі з повітрям при 298к.
- •Методи визначення поверхневого натягу
- •Метод капілярного підняття (метод Жюрена).
- •Метод максимального тиску в бульбашці (метод Ребіндера)
- •Сталометричний метод (метод Траубе)
- •Внутрішня (повна) питома поверхнева енергія. Залежність енергетичних параметрів поверхні від температури
- •Принципи формування поверхневого шару
- •Поверхневий натяг органічних речовин на межі з повітрям при 298к.
- •Адгезія, когезія
- •Змочування і розтікання
- •Розтікання рідин. Ефект Марангоні
- •Контрольні питання:
- •Дисперсність і властивості тіл
- •Характеристика величини і форми поверхні
- •Зміна питомої поверхні при подрібненні речовини.
- •Вплив дисперсності на внутрішній тиск
- •Капілярні явища
- •Дисперсність і реакційна здатність речовин
- •Тиск насиченої пари над викривленою поверхнею
- •Вплив дисперсності на температуру фазового переходу
- •Залежність температури топлення калію і срібла від дисперсності.
- •Вплив дисперсності на розчинність твердих тіл
- •Вплив дисперсності на рівновагу хімічних реакцій
- •Контрольні питання:
- •Адсорбційні рівноваги.
- •Основні поняття та визначення.
- •Природа адсорбційних сил
- •Фундаментальне рівняння адсорбції Гіббса
- •Теплота адсорбції.
- •Швидкість фізичної адсорбції
- •Адсорбція газів на однорідній твердій поверхні.
- •Ізотерма адсорбції (закон) Генрі
- •Теорія адсорбції Ленгмюра
- •Теорія полімолекулярної адсорбції бет
- •Адсорбція газів на пористих тілах
- •Класифікація пористих тіл
- •Теорія капілярної конденсації
- •Теорія об’ємного заповнення мікропор
- •Адсорбція на межі тверде тіло – рідкий розчин.
- •Молекулярна адсорбція
- •Іонна адсорбція
- •Адсорбція поверхнево активних речовин з розчину на межі рідина – газ
- •Контрольні питання.
- •Електричні явища на поверхні
- •Поняття про електрокінетичні явища
- •Механізм утворення подвійного електричного шару
- •Термодинамічні співвідношення між поверхневим натягом і електричним потенціалом
- •Теорії будови подвійного електричного шару.
- •Теорія Гельмгольца Перрена.
- •Теорія Гуї - Чепмена
- •Теорія Штерна.
- •Вплив електролітів на подвійний електричний шар.
- •Вплив індиферентних електролітів на подвійний електричний шар.
- •Вплив неіндиферентних (родинних) електролітів
- •Експериментальне визначення електрокінетичного потенціалу
- •Контрольні питання.
- •Методи одержання та очистки колоїдних систем
- •Диспергаційні методи
- •Конденсаційні методи
- •Термодинаміка утворення нової фази при конденсації.
- •Кінетика утворення нової фази
- •Будова міцел
- •Методи очистки колоїдних розчинів
- •Контрольні питання.
- •Агрегативна стійкість дисперсних систем.
- •Фактори агрегативної стійкості ліофобних дисперсних систем.
- •Ізотермічна перегонка в дисперсних системах.
- •Коагуляція.
- •Теорія стійкості дисперсних систем Дєрягіна, Ландау Фервея і Овербека
- •Кінетика коагуляції
- •Контрольні питання
- •Властивості дисперсних систем
- •Молекулярно – кінетичні властивості дисперсних систем
- •Броунівський рух
- •Дифузія.
- •Седиментація та седиментаційна стійкість.
- •Седиментаційний аналіз дисперсності.
- •Оптичні властивості дисперсних систем.
- •Розсіювання світла.
- •Абсорбція світла.
- •Оптичні методи дослідження дисперсних систем.
- •Структурно-механічні властивості дисперсних систем.
- •Реологічних моделі тіл.
- •Розчини поверхнево – активних речовин.
- •Класифікація пар.
- •Міцели пар.
- •Розчини високомолекулярних сполук
- •Утворення і властивості вмс
- •Взаємодія вмс з розчинниками.
- •Молекулярна маса вмс
- •ГрубоДисперсні системи.
- •Суспензії
- •Емульсії.
- •Класифікація та властивості емульсій.
- •Одержання та руйнування емульсій.
- •Основні характеристики та властивості пін.
- •Одержання та руйнування пін.
- •Аерозолі
- •Класифікація та властивості аерозолів
- •Методи одержання та практичне значення аерозолів
- •Порошки
- •Список літератури
Методи одержання та очистки колоїдних систем
Колоїдні системи за розміром частинок займають проміжне становище між молекулярними та грубодисперсними системами, тому їх можна одержувати або подрібненням більш крупних частинок - метод диспергування, або об’єднанням в більш крупні агрегати молекул чи іонів - метод конденсації.
Диспергаційні методи
Диспергуваннямназивають тонке подрібнення твердих матеріалів або рідини і розподілення їх частинок в рідкому або газовому середовищі, внаслідок чого утворюються дисперсні системи: порошки, суспензії, емульсії, аерозолі.
Методи подрібнення крупних утворень до колоїдного стану поділяються на механічні та фізичні.
Механічне диспергування.Це один із основних шляхів утворення колоїдних систем у природі: при обвалах, вивітрюваннях, ерозії і т.п. Штучне механічне диспергування проводять за допомогою різних способів подрібнення.
На подрібнення речовини витрачається енергія, яка дорівнює сумі роботи деформації твердого тіла Wдеф,та роботи утворення нових поверхоньWпов
W=Wдеф+Wпов=kV+S = k1d3 + k2d2 ( 6.0)
де W -повна робота подрібнення;
k, k1, k2 -коефіцієнти пропорційності;
V -об’єм тіла;
d- лінійний розмір одержаних частинок дисперсної фази;
- енергія утворення одиниці поверхні (поверхневий натяг);
S -поверхня, яка утворилася при руйнуванні тіла.
Подрібнення матеріалів ведуть за допомогою машин для попереднього подрібнення (ріжучої, розпилювальної або розколювальної дії) та машин для кінцевого подрібнення (млини різних конструкцій). Вибір способу подрібнення залежить від фізичного стану вихідної речовини.
Фізичні методи.Ультразвукове диспергування є прикладом використовування фізичних методів подрібнення. Диспергуюча дія ультразвуку пов’язана з тим, що при проходженні звукової хвилі в рідині проходять місцеві швидкі змінні стиснення та розширення, які і утворюють розривну силу і призводять до диспергування завислих частинок.
До диспергаційних методів одержання колоїдних систем можна також віднести процес пептизації.
В процесі пептизації свіжий (пухкий) осад переводять в золь шляхом його обробки пептизатором: розчином електроліту, поверхнево-активної речовини або розчинником. Під виразом «свіжий» осад розуміють пухкий осад, між частинками якого є прошарки дисперсійного середовища незалежно від часу його існування.
Конденсаційні методи
Конденсаційні методиполягають в укрупненні частинок при агрегації молекул або іонів. Конденсація може мати фізичну або хімічну природу. В обох цих випадках у гомогенному середовищі утворюється нова фаза, яка має колоїдну дисперсність.
У випадку хімічної конденсаціїнова фаза виникає під час хімічної реакції, яка призводить до утворення нерозчинних в даному середовищі речовин. Це можуть бути реакції відновлення, окислення, обміну, гідролізу та полімеризації.
До методів одержання золів фізичною конденсацією належать заміна розчинника, кристалізація з розчину та конденсація парів.
Метод заміни розчинникаоснований на тому, що істинний розчин речовини невеликими порціями додають до рідини, яка добре розчиняє розчинник істинного розчину, але в якій погано розчиняється розчинена речовина, що приводить до виділення її у вигляді високодисперсної фази. Наприклад дисперсна система утворюється при додаванні спиртового розчину каніфолі до води.
Конденсація парів може відбуватися в системах, що містять пересичену пару, це може відбуватися наприклад при різкому охолодженні. У природі при конденсації водяної пари в атмосфері утворюються тумани та хмари.
До методів фізичної конденсації також відноситься кристалізація речовинз їх пересичених, або переохолоджених розчинів.