- •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.
- •6. Классификация дисперсных систем по взаимодействию частиц дисперсной фазы.
- •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.
- •1 8. 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.
- •7 9. 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.
6. Классификация дисперсных систем по взаимодействию частиц дисперсной фазы.
Свободнодисперсные системы(без структурные системы, аэрозоли, дымы, суспензии, эмульсии)
Связнодисперсные системы(гели, пены, эмульсии).
7. Классификация поверхностных явлений.
1) физические- изотермическая перегонка, смачивание, коагуляция (способность к выпадению осадка при механическом воздействии или добавлении электролита, происходит без теплового эффекта); в твердых телах- трение, адгезия.
2) химические- адсорбция, коррозия dG=SdT+VdP+σdS+Σμini+φdq
1) σdS ↔dG, увеличение дисперсности следовательно увеличение реакционоспособности
2) σdS ↔SdT, может переходить в теплоту( при изотермической перегонке, смачивании)
3) σdS ↔ VdP,может переходить в механическую энергию ( при адсорбции, адгезии)
4) σdS ↔ Σμini, может переходить в химическую энергию (когезия)
5) σdS ↔ φdq, может переходить в электрическую энергию (двойной электрический слой)
Термодинамика поверхностного слоя
δ толщина поверхностного слоя
8. Общие причины отличия состояния поверхностного слоя от объемных фаз. Изменение плотности свободной энергии на границе раздела в лиофобных и лиофильных системах.
О тличия:1) отличие внутренней энергии Uα≠Uβ≠Us 2) взаимодействие в поверхностном слое осуществляется в нескомпенсированном силовом поле.
Несимметричное силовое поле (на поверхности) сила направлена в более плотное силовое поле dA=-σdS dF=σdS
σ поверхностное натяжение- обратимая изотермическая работа
образования единицы поверхности, которая затрачивается на преодоление межмолекулярных сил и переходит в поверхностную энергию; сильно зависит от температуры и полярности вещества. плотности в различных фазах не равны между собой (f)
3 ) число компонентов не равны между собой niα≠niβ≠ns 4) S α≠S β≠Ss
Ss >Sβ Ss >Sα
Интенсивные и экстенсивные свойства гетерогенных систем
Интенсивные свойства- при составлении сложной системы выравниваются независимо от количества (p,T,μi, (дF/дv) ;
δ-толщина поверхностного слоя
f δ≈10А°, F>0 f δ≈100-1000А°
f f
Лиофобная система лиофильная система
Экстенсивность- при составлении сложной системы свойства складываются, зависят от количества вещества (m, ni, U, S, F, G)Uα=Uβ=Us
9. Поверхностное натяжение, его определения и размерности.
Поверхностное натяжение-1) изменение свободной энергии приходящееся на единицу площади. 2) сила действующая на единицу длинны контура, направленная тангенсально к нему и стремящаяся этот контур сократить. 3) обратимая изотермическая работа образования единичного контура, направленная на преодоление межмолекулярных сил и переходит в поверхностную энергию. 4)
Частная производная от любой характеристической функции по площади межфазной поверхности при постоянных соответствующих параметрах (Дж /м2, Н/м), (эрг/см2, дин/см).