3. Что Вы знаете о структурообразовании в дисперсных системах и типах дисперсных структур?

Структурообразование в дисперсных системах является результатом самопроизвольно протекающих процессов сцепления частиц, приводящих к уменьшению свободной энергии системы, например процессов коагуляции дисперсной фазы или конденсации вещества в местах контакта частиц. Развитие пространственных сеток (дисперсных структур) различных типов лежит в основе способности дисперсной системы становиться материалом с определенными механическими свойствами.

Важнейшей механической характеристикой материала является его прочность Р_с (Н/м²), которая определяет способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних напряжений.

Структуры глобулярного типа. Величина Р_с (Р_с=χр₁, где χ – число контактов; р₁ – прочность контактов) обуславливается совокупностью сил сцепления частиц в местах их контакта. В зависимости от характера сил, обуславливающих сцепление частиц, контакты можно условно разделить на коагуляционные и фазовые. В коагуляционных контактах взаимодействие частиц ограничивается их соприкосновением. Для структур с коагуляционными контактами характерны невысокая прочность и механическая обратимость – способность к самопроизвольному восстановлению после механического разрушения (тиксотропия). В фазовых контактах сцепление частиц обусловлено близкодействующими силами когезии. В отличие от коагуляционных фазовые контакты разрушаются необратимо.

В зависимости от преобладающего типа контактов между частицами дисперсные структуры условно можно разделить на две основные группы: коагуляционные структуры и структуры с фазовыми контактами.

1. Коагуляционные структуры образуются при потере дисперсной системой агрегативной устойчивости. Коагуляционные дисперсные структуры образуются пигментами и наполнителями лаков, красок, полимеров. Характерным примером тиксотропных структур являются пространственные сетки, возникающие в дисперсиях глин при их коагуляции под действием электролитов.

2. Дисперсные структуры с фазовыми контактами образуются в самых разнообразных физико-химических условиях. Дисперсные структуры, возникающие в процессе выделения (конденсации) новой фазы из метастабильных растворов или расплавов, принято называть конденсационными. Если при этом частицы, образующие структуру, имеют ярко выраженный кристаллический характер, то такие структуры называют кристаллизационными.

Примером кристаллизационной дисперсной структуры является твердение полуводного гипса при его взаимодействии с водой:

CaSO₄·1/2H₂O + 1,5H₂O = CaSO₄·2H₂O.

Примером некристаллических конденсационных дисперсных структур являются силикаты и алюмосиликаты (силикагели и алюмосиликагели, водные и обезвоженные).

4. Сравните давление насыщенного пара над каплями эквиконцентрированных водных растворов уксусной и масляной кислот (радиусы капель одинаковы). Ответ обоснуйте.

Используется уравнение Томсона (Кельвина):

- давление насыщенного пара над выпуклой сферической поверхностью радиуса r и над плоской поверхностью, Па;

σ – поверхностной натяжение, Н/м; V – молярный объем.

Поверхностное натяжение уксусной кислоты больше, чем масляной по правилу Дюкло-Траубе. Следовательно давление насыщенного пара над каплей будет больше у уксусной кислоты.