- •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
Абсорбція світла.
Ламберт та Бугер досліджуючи поглинання світла встановили залежність між інтенсивністю світла, що потрапляє у систему ( Io ) та світла поглинутого системою ( Iп ).
Iп = Ioe-kl( 8.0)
k - коефіцієнт поглинання;
l – товщина поглинаючого шару.
Дещо пізніше Бер показав, що коефіцієнт поглинання для розчинів пропорційний молярній концентрації розчину.
k = c( 8.0)
с– концентрація розчину;
- коефіцієнт поглинання світла - величина, що не залежить від концентрації, але залежить від довжини хвилі, температури та природи розчинника.
Підставимо вираз (8.33) у рівняння (8.32) і одержимо закон Бугера-Ламберта-Бера, який встановлює залежність інтенсивності поглинутого шаром розчину світла від його товщини та концентрації. Закон Бугера-Ламберта-Бера є справедливим для розбавлених істинних розчинів. Його можна застосовувати і до колоїдних систем, якщо концентрація і товщина поглинаючого шару є невеликими. Дисперсна фаза в цьому випадку непрямо впливає на поглинання світла, а через розсіювання світла . Така абсорбція називається фіктивною, а закон Бугера-Ламберта-Бера у цьому випадку набуває вигляду:
( 8.0)
K’– коефіцієнт фіктивної абсорбції світла.
Якщо золь безбарвний („білий”), то =0 і поглинання світла визначається тільки фіктивною абсорбцією.
З ростом розміру частинок дисперсної фази фіктивна абсорбція світла спочатку зростає, а потім спадає, причому положення максимуму залежить від довжини хвилі світла.
Оптичні методи дослідження дисперсних систем.
Оптичні методи поширені при дослідженні розміру, форми та структури дисперсної фази колоїдних систем. Такі методи досить різноманітні, зупинимося тільки на найпоширеніших з них.
Ультрамікроскопія. Частинки колоїдних розмірів невидимі для спостереження у звичайний мікроскоп, оскільки їх розміри менші від довжини хвилі видимого світла, однак, при освітленні збоку, завдяки розсіюванню світла, їх можна бачити, як світлі точки на темному фоні. Подібні спостереження описав М.В.Ломоносов.
В 1903р. Зідентопф і Зігмонді запропонували відповідний прилад - ультрамікроскоп. Цей винахід, підтвердив реальне існування колоїдних частинок, що дало початок бурхливому розвитку колоїдної хімії, як науки.
Роздільна здатність звичайних мікроскопів не перевищує половини довжини світлової хвилі, тобто 100-200 нм. В ультрамікроскоп можна розглядати частинки з розмірами 2-5 нм, тобто на два порядки менші.
При цьому повинні дотримуватися принаймні такі умови:
1. Відстані між частинками мають бути більші ніж роздільна здатність мікроскопа, інакше окремі точки будуть зливатися.
Частинки не повинні бути ні замалими, ні завеликими. В першому випадку їх взагалі не буде видно через мале розсіювання світла, а в другому - дифракційні кільця, що утворюються навколо великих часток, будуть заважати спостереженню.
Коефіцієнт заломлення світла дисперсною фазою має достатньо відрізнятися від того ж коефіцієнту дисперсного середовища, інакше розсіювання світла буде замалим.
Підрахувавши число частинок у виділеному паралелепіпеді, можна знайти концентрацію частинок:
v = n/V ( 8.0)
Якщо відомі густина дисперсної фази та вагова концентрація золю то можна розрахувати об’єм однієї частинки:
V = c/rv( 8.0)
Форму частинок безпосередньо визначити не вдається, але все ж, якщо частинки, що видно, як світні точки, блимають - вони неізометричні, якщо спокійно світяться - є близькими за формою до сфери.
Б.В.Дерягін і Г.Я.Власенко сконструювали проточний ультрамікроскоп в якому розглядається потік ліозоля, освітлений збоку. Спалах світла попадає на катод фотопомножувача і реєструється лічильником. Поділивши число спалахів на об'єм ліозоля, що протікає, легко знайти його концентрацію.
Нефелометрія. Нефелометрія представляє собою метод визначення дисперсності і концентрації колоїдних систем за інтенсивністю розсіяного ними світла.
Нефелометричні вимірювання проводяться у спеціальному приладі - нефелометрі, дія якого основана на порівнянні інтенсивності світла, що розсіюється досліджуваним середовищем з інтенсивністю світла, що розсіюється іншим середовищем, яке вважається стандартом, а конструкція нагадує колориметр, але з боковим освітленням і шторками, які можуть змінювати висоту освітленого шару.
У випадку однакових золей - досліджуваного та стандартного - відповідно до закону Релея. Знаючи вагову концентрацію стандартного золя, можна знайти невідому концентрацію.
Vх = Vст(Іх/Іст) сx = сст(Іх/Іст) ( 8.0)
Недоліки нефелометричних вимірювань полягають у залежності розсіяного світла від розміру частинок. Тому, два золя однієї і тієї ж речовини, що мають рівні концентрації, але відрізняються розмірами частинок, при порівнянні інтенсивності розсіяного світла дадуть різні результати.
Нефелометричні методи вирізняються високою чутливістю і дають змогу визначити малі концентрації компонентів розчину, недоступні іншим методам. Тому часто істинні розчини переводять тим чи іншим способом в колоїдні та досліджують нефелометрично.
Електронна мікроскопія. В електронному мікроскопі замість світлових променів використовується потік швидких електронів, що відповідає довжині хвилі 0,002-0,005 нм ,що дає змогу розглядати об'єкти розміром 0,5-1 нм, чого цілком достатньо для розгляду окремих колоїдних часток.
Для зменшення розсіяння електронного пучка всередині мікроскопа підтримується високий вакуум, що виключає можливість роботи з розчинами. Тому електронний мікроскоп дозволяє розглянути тільки виділені з системи частинки дисперсної фази - сухий залишок. Однак при цьому можна бачити окремі частинки з усіма особливостями їхньої будови, в окремих випадках можна бачити навіть окремі великі молекули (білки).