- •1. Предмет коллоидной химии. Почему поверхностные явления и дисперсные системы изучают в рамках одной дисциплины -коллоидной химии? Значение коллоидной химии для технологии.
- •2. Признаки объектов коллоидной химии: гетерогенность и дисперсность.
- •3. Классификация дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы.
- •5. Классификация дисперсных систем по взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды.
- •7. Классификация поверхностных явлений.
- •9. Поверхностное натяжение, его определения и размерности.
- •10. Метод избыточных величин Гиббса. Вывод фундаментального уравнения Гиббса для свободной энергии системы с плоской границей раздела фаз.
- •11. Вывод фундаментального уравнения Гиббса для свободной энергии плоского поверхностного слоя, его анализ.
- •12. Понятие об адсорбции. Причины адсорбции. Количественные характеристики адсорбции.
- •13. Вывод адсорбционного уравнения Гиббса для разбавленных растворов, его анализ.
- •14. Поверхностная активность по Ребиндеру. Графическое определение поверхностной активности.
- •15. Сталагмометрический и тензиометрический методы исследования поверхностного натяжения.
- •16. Переход от изотермы поверхностного натяжения к изотерме адсорбции графическим методом, расчет величины Гмах с помощью уравнения Ленгмюра.
- •17. Влияние на адсорбцию на границе раствор-газ строения и размера молекул пав. Правило Траубе, его аналитическое выражение и физическое обоснование.
- •18. Уравнение Шишковского, связь с его помощью уравнений Ленгмюра и Гиббса.
- •20. Строение адсорбционных пленок на жидкой поверхности. Диаграммы строения поверхностных пленок.
- •21. Вывод уравнения состояния двухмерного газа. Уравнение Фрумкина для реального двухмерного газа.
- •22. Адсорбция на границе твердое тело-газ. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Вывод и анализ уравнения изотермы мономолекулярной адсорбции Ленгмюра.
- •23. Линейная форма уравнения Ленгмюра. Нахождение констант уравнения Ленгмюра графическим методом. Определение удельной поверхности адсорбента.
- •24. Адсорбция как обратимый экзотермический процесс. Интегральная и дифференци-альная теплота адсорбции.
- •25. Сравнительная характеристика физической адсорбции и хемосорбции.
- •26. Кривые потенциальной энергии для физической адсорбции и хемосорбции.
- •27. Природа адсорбционных сил. Уравнение Леннарда-Джонса.
- •28. Теория полимолекулярной адсорбции бэт, предпосылки теории. Уравнение изотермы адсорбции бэт, его анализ.
- •29. Линейная форма уравнения бэт. Нахождение констант уравнения бэт графическим методом. Определение удельной поверхности адсорбента.
- •30. Кинетика адсорбции. Динамическое уравнение адсорбции. Уравнение Френкеля. Кинетические кривые адсорбции при разных температурах.
- •31. Смачивание. Краевой угол и теплота смачивания. Уравнение Юнга. Влияние пав на смачивание.
- •32. Когезия и адгезия. Характер разрушения адгезионного соединения. Условие адгезионного разрушения. Уравнение Дюпре для работы адгезии.
- •33. Условие растекания жидкостей. Коэффициент растекания по Гаркинсу. Эффект Марангони.
- •34. Связь адгезии и смачивания. Вывод уравнения Дюпре-Юнга, его анализ.
- •35. Межфазное натяжение на границе между взаимно насыщенными жидкостями. Правило Антонова.
- •36. Адсорбция на границе раздела твердое тело-раствор. Обращение правила Траубе при адсорбции из водных и углеводородных растворов. Правило уравнивания полярностей Ребиндера.
- •37. Ионная адсорбция. Влияние радиуса и валентности иона на величину адсорбции.
- •38. Классификация пав по химическому строению.
- •39. Коллоидные поверхностно-активные вещества. Мицеллообразование, строение мицелл в водной и углеводородной среде.
- •40. Две модели мицеллообразования.
- •41. Термодинамика образования прямых и обратных мицелл.
- •42. Критическая концентрация мицеллообразования (ккм). Методы определения ккм в полярных и неполярных средах. Влияние различных факторов на величину ккм в полярных и неполярных средах.
- •43. Солюбилизация в растворах мицеллообразующих пав. Механизмы солюбилизации в мицеллах пав. Влияние различных факторов на солюбилизацию.
- •44. Влияние температуры на растворимость ионогенных пав. Диаграммы состояния системы. Точка Крафта.
- •45. Влияние температуры на растворимость неионогенных пав. Точка помутнения и точка высаливания.
- •46. Полиморфные превращения мицелл коллоидных пав. Лиотропные жидкие кристаллы.
- •47. Количественные характеристики свойств пав, Числа глб. Расчет чисел глб по методу Дэвиса.
- •48. Методы диспергирования. Уравнение Ребиндера для работы измельчения.
- •49. Адсорбционное понижение прочности(эффект Ребиндера). Прочность как поверхностное свойство материалов.
- •50. Конденсационное образование лиофобных дисперсных систем. Термодинамические основы гомогенного зародышеобразования. Уравнение для работы образования критического зародыша.
- •51. Химические и физические методы создания метастабильности в системе. Зависимость размера частиц от различных факторов.
- •52. Гетерогенная конденсация.
- •53. Причины построения мицелл ионностабилизованных золей. Привести примеры.
- •54. Пептизация как физико-химический метод получения коллоидных систем. Механизмы пептизации. Правило осадков Оствальда.
- •55. Получение лиофильных коллоидных систем путем самопроизвольного диспергирования. Вывод уравнения Ребиндера-Щукина.
- •56. Броуновское движение, его причины и общенаучное значение.
- •57. Соотношение между средне квадратичным сдвигом и коэффициентом диффузии. Вывод уравнения Эйншнеина-Смолуховского.
- •58. Понятие о диффузии. Первый и второй законы Фика. Физический смысл коэффициента диффузии, его размерность.
- •59. Диффузионно-седиментационное равновесие. Вывод гипсометрического закона.
- •61. Интегральные и дифференциальные кривые распределения частиц полидисперсных систем по размерам.
- •62. Седиментация в центробежном поле. Определение массы частиц методом скоростного ультрацентрифугирования.
- •67. Виды рэлеевского рассеяния света и его условия. Физическая сущность рассеяния света.
- •68. Индикатрисы рассеяния поляризованного и неполяризованного света большими и малыми частями.
- •69. Уравнение Рэлея, условия его применения анализ.
- •70.Оптические методы исследования дисперсных систем. Нефелометрия. Схема нефелометра. Определение размера коллоидных частиц методом нефелометрии.
- •71. Определение размера коллоидных частиц методом турбодиметрии.
- •72. Микроскопия. Предел разрешения светового и электронного микроскопов. Формирование изображения в световом и электронном микроскопе.
- •73. Принцип темнопольной микроскопии. Щелевой ультрамикроскоп, конденсор темного поля. Определение численной концентрации и размера коллоидных частиц.
- •74. Поглощение света дисперсными системами. Уравнение Бугера-Ламберта-Бера для истинных растворов. Чему равны оптическая плотность, мутность и светопропускание растворов?
- •75. Фиктивная абсорбция света в коллоидных системах.
- •76. Причины и механизмы возникновения заряда на поверхности частиц.
- •77. Связь электрического потенциала с поверхностным натяжением. Вывод уравнения Липмана, его анализ.
- •78. Электрокинетические явления, их классификация по причинно-следственной связи и по объектам исследования.
- •79. Строение двойного электрического слоя(дэс). Количественная модель Гуи-Чепмена.
- •80. Модель Штерна(внутренняя часть дэс).
- •1) Изоэлектрическая точка возникает при полной помперсации заряда поверхности
- •82. Действие неиндеферентного электролита на дэс.
- •83. Влияние разбавления, температуры и неиндеферентного электролита на дэс.
- •84. Вывод формулы Гельмгольца-Смолуховского для определения величины электрокинетического потенциала по данным электроосмоса или электрофореза.
- •85. Агрегативная и седиментационная устойчивость коллоидных систем. Стабилизаторы, и их роль в придании коллоидной системе временной агрегативной устойчивости.
- •86. Факторы устойчивости коллоидных систем.
- •88. Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита, быстрая и медленная коагуляция.
- •89. Кривые потенциальной энергии для систем с различной степенью агрегативной устойчивости.
- •90. Кинетика коагуляции по Смолуховскому. Вывод уравнения для концентрации частиц через время коагуляции τ. Константы скорости быстрой и медленной коагуляции.
- •91. Правила коагуляции электролитами с точки зрения строения дэс.
- •92. Концентрационная и нейтрализационная коагуляция.
- •93. Расклинивающее давление, его компоненты.
- •94. Идеальные модели реологии. Модели Гука, Ньютона, Сен-Венана-Кулона.
- •95. Принципы моделирования реологических свойств. Модель упругого тела Максвелла, Вывод уравнения, являющегося его математической моделью.
- •96. Модель вязкопластического тела Бингама. Пластическая вязкость.
- •97. Причина неподчинения дисперсных систем закону Ньютона. Кривые течения реальных дисперсных систем. Уравнение Оствальда – Вейля.
- •98. Вязкость жидкообразных агрегативно устойчивых дисперсных систем. Уравнение Эйнштейна. Причины неподчинения коллоидных систем уравнению Эйнштейна.
- •99. Зависимость вязкости дисперсных систем от напряжения сдвига.
- •100. Механизмы гибкости полимерной цепи: поворотно-изомерных и персистентный.
- •101. Размеры и форма макромолекул в растворе. Свойства гауссова клубка.
- •102. Термодинамическое сродство полимера к растворителю. Количественные критерии его характеризующие.
- •103. Набухание как первая стадия растворения полимеров. Причины органического набухания полимеров.
- •104. Термодинамика набухания и растворения.
- •106. Межмолекулярные и внутримолекулярные взаимодействия в растворах полимеров. Температура Флори(θ).
- •108. Термодинамическая равновесность растворов полимеров. Фазовая диаграмма раствора полимера.
1. Предмет коллоидной химии. Почему поверхностные явления и дисперсные системы изучают в рамках одной дисциплины -коллоидной химии? Значение коллоидной химии для технологии.
Под дисперсной системой понимают гетерогенную систему состоящую минимум из 2 фаз. Фаза состоит из отдельных частиц называемых дисперсной фазой(она непрерывна и дисперсна). Фаза в которой распределены частицы называют дисперсной средой(она непрерывная и сплошная). Ультрадисперсные системы: размер 1-100нм. Объекты: пленки, нити, капилляры, тк в них больше всего проявляются поверхностные явления.
n,%
50
10-9 l,м
Фундаментальные особенности ультрадисперсного состояния вещества: состояние которое находится между молекулярным соединением и компактной массой материала. Причины характеризующие ультрадисперсные частицы:1)ns=nv; Fs=U 2)колебания поверхностных атомов ультрадисперсных частиц происходит с большей амплитудой и меньшей частотой, чем в объеме 3)если размеры частиц в пределах 10-30нм, то в металлических частицах возникают 2 типа-1) внешняя икосаиндрическая 2) внутренняя 4) структура ультрадисперсных частиц метастабильна и соответствует энергонасыщенному состоянию вещества, что приводит к усилению физико-химических и физико-механических свойств.
2. Признаки объектов коллоидной химии: гетерогенность и дисперсность.
-Гетерогенность- качественный признак изучаемых объектов, указывающий на наличие нескольких фаз (σмф)
-Дисперсность (раздробленность) вещества -количественный признак. Оценивается 3 параметрами: 1) d, l, a- метры 2) D-дисперсность =1/а (м-1) 3)удельная поверхность Sуд=S12/V (м-1); Sуд=S12/V (м2/кг); Sуд=4πr2/(4/3) πr3=3/r- для сферической частицы.
Оба признака неотделимы друг от друга.
-Поверхностная энергия: F= σмф* S12
Основные свойства лиозолей:1) рассеянье света (ополиссенция) 2)медленная диффузия 3) малое и непостоянное по величине осмотическое давление 4)диализ 5)электрофорез
5) седиментационная устойчивость 7) способность к выпадению осадка при механическом воздействии или добавлении электролита, происходит без теплового эффекта(коагуляция)
3. Классификация дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы.
Подразделяются на 1) ультрадисперсные (ультрамикрогетерогенные) частицы, размер 1-100нм 2) микрогетерогенные 10-7(-6)-10-5(-4) (1-100мкм) 3) грубодисперсные больше 10-4
Sуд
1-молекулярнодисперсные( не могут образовывать
дисперсных фаз)
1 2 3 4 2- ультрадисперсные
3- микрогетерогенные
4- грубодисперсные
d, м
4. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсной среды.
Дисперсионная среда |
дисперсная фаза |
условное обозначение |
название |
твердые золи |
|||
тв |
тв |
т/т |
сплавы |
тв |
ж |
ж/т |
пористая система |
тв |
г |
г/т |
твердая пена |
лиозоли |
|||
ж |
тв |
т/ж |
золи (нм), суспенции (мкм) |
ж |
ж |
ж/ж |
эмульсии |
ж |
г |
г/ж |
пены |
аэрозоли |
|||
г |
тв |
т/г |
дым |
г |
ж |
ж/г |
туман |
г |
г |
г/г |
не существует |