1/2 Капиллярные явления и их роль в природе и технологии. Уравнение капиллярной конденсации Кельвина.

Капиллярные явления играют большую роль в природе и технике. Так, подъем питательного раствора по стеблю или стволу растения в значительной мере обусловлен явлением капиллярности: раствор поднимается по тонким капиллярным трубкам, образованным стенками растительных клеток. По капиллярам почвы поднимается вода из глубинных слоев в поверхностные слои. Уменьшая диаметр почвенных капилляров путем уплотнения почвы, можно усилить приток воды к поверхности почвы, т. е. к зоне испарения, и этим ускорить высушивание почвы. Наоборот, разрыхляя поверхность почвы и разрушая тем самым систему почвенных капилляров, можно задержать приток воды к зоне испарения и замедлить высушивание почвы. Именно на этом основаны известные агротехнические приемы регулирования водного режима почвы - прикатка и боронование. По капиллярным каналам в стенках зданий поднимается грунтовая вода (в отсутствие гидроизоляции); по капиллярам фитиля поднимаются смазочные вещества (фитильная смазка); на явлении капиллярности основано использование промокательной бумаги и т. д.

Упругость пара над мениском жидкости и радиус капилляра математически связаны уравнением Кельвина (Томсона), которое имеет вид:

, где r-радиус капилляра; σ-поверхностное натяжение;

Vм -мольный объем; Рм и Рs – упругость насыщенного пара над вогнутым мениском и плоской поверхностью чистой жидкости соответственно; Ө - угол смачивания.

Часто это уравнение представляют в экспоненциальной форме для случая полной смачиваемости жидкостью поверхности пор (при Ө=0):

Рм=Рs exp (+-2σVм/rRT).(1)

Из уравнения (1) следует, что между радиусом поры и давлением насыщенного пара над мениском существует обратная зависимость. Поэтому с уменьшением радиуса капилляра внутри него возрастает давление пара, что приводит к увеличению кривизны мениска жидкости.

2/1 Получение и важнейшие методы обнаружения дисперсных систем.

Методы получения микрочастиц разделяют на две большие группы. Методы первой группы предусматривают диспергирование твердых частиц, в методах второй группы вещество дисперсной фазы получается в результате химической или физической конденсации из систем с более высокой степенью дисперсности (растворов, газов, паров). Промежуточное место занимает метод, называемый пептизацией.

Условия для получения коллоидных систем:

Малая растворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде;

Наличие в дисперсионной среде веществ, которые могут стабилизировать образующиеся коллоидные частицы.

метод диспергирования

Диспергирование – раздробление и механическое истирание вещества на частицы заданных размеров. Для приготовления золей типа т-ж смешивают полученные порошки с жидкостью, выбранной в качестве дисперсной среды до получения однородной смеси.

1. химическая конденсация – в основе получения большинства мицелл лиофобных эолей. Механизм:

образование зародышей в пересыщенном растворе

рост зародышей до размеров коллоидных частиц

- транспорт (движущая сила – диффузия)

адсорбция стабилизатора и формирование слоя противоионов

3. Конденсация – конденсация молекул вещества, фазы или жидкости, дает макрогетерогенные системы

4. пептизация – диспергирование свежевыпавшего осадка какого-либо веществ

2/2Дисперсное состояние вещества. Понятие о мицеллах неорганических и органических золей. Каковы отличительные особенности коллоидного состояния вещества.

Дисперсная система – это гетерогенная многофазная система, одна из фаз которой представляет собой непрерывную дисперсионную среду, а другие фазы равномерно распределены в ней в виде мелких частиц.

Основными признаками дисперсного состояния являются гетерогенность, дисперсность и высокая поверхностная энергия у частиц дисперсной фазы.Гетерогенность указывает на наличие межфазной поверхности, характер которой в значительной степени определяет природу и свойства дисперсных систем. На межфазных поверхностях протекают реакции с участием дисперсных систем. Этот признак дисперсного состояния позволяет отличать дисперсные системы от истинных растворов.

Дисперсность (раздробленность): в первом случае она представляет собой меру раздробленности материи. Во втором случае с этим понятием связывают раздробленность до размеров частиц от 10^-7 до 10^-1. Ее характеристики: удельная поверхность Sуд и степень дисперсности D.

или .

; , где b – коэффициент пропорциональности, величина которого определяется формой частиц дисперсной фазы.

Свободная поверхностная энергия сосредоточена на границе раздела фаз:

∆G^S=σ∆S_1,2.

Мицеллы – нейтральные частицы дисперсной фазы коллоидных размеров, равномерно распределенных в дисперсной среде. Строение мицеллы характеризуется некоторым образованием, окруженным ЭДС. Мицеллы состоят из ядра круглой или аморфной структуры и поверхностного слоя, включая сольватно связанные молекулы окружающей среды.

Коллоидное состояние вещества представляет собой качественно особую форму его существования.

Коллоидные системы – это свободнодисперсные склонные к тиксотропии системы с размерами (в поперечнике) частиц дисперсной фазы в пределах 10^-7…10^-5 см.

К типичным коллоидным системам относят многокомпонентные гетерогенные высокодисперсные системы, у которых можно четко выделить мельчайшие частички дисперсной фазы и непрерывную дисперсионную среду.