Коллоидная химия Коллоидные системы и предмет коллоидной химии Коллоидные системы

• Название: Коллоидная химия Коллоидные системы и предмет коллоидной химии Коллоидные системы
• Анкор: kolloidnaya_lektsii.doc
• Дата: 06.05.2017
• Размер: 2.48 Mb.
• Имя файла: kolloidnaya_lektsii.doc
• Тип: Лекция; #7175
• страница: 2 из 13

Первый вариант количественной оценки - основной

D= 1/dи S_уд = S /V , (1.1)

где d – минимальный размер частицы, S – суммарная площадь межфазной поверхности, V- объем тела.

Например, у частицы кубической формы с размером ребра

d = 10^-8м S_уд = 6d²/ d³= 6/ d = 6 *10⁸м^-1

Для нити сечением d²= 10^-8 * 10^-8 S_уд = 4* 10⁸м^-1

Для пластины толщиной d= 10^-8 м S_уд = 2 *10⁸м^-1
Для систем, содержащих частицы сферической формы с радиусом r S_уд = 4 π r² / 4/3 π r³ = 3/ r

Второй вариант ( в учебнике МГУ — Щукина ):

D= S /V , (1.2)

где S – суммарная площадь межфазной поверхности, V - объем тела,

S_уд = S /∑m = D / ρ, где ρ= плотность данного вещества.
Итак, коллоидные системы имеют два характерных признака:

1. гетерогенность

2 дисперсность.
Безусловно, первый из них имеет превалирующее значение для коллоидных систем, поскольку в отсутствие границы раздела фаз поверхностные явления не возникают.

1.3. Классификация дисперсных систем
Дисперсные системы можно классифицировать по различным признакам:

1. 
   По размеру частиц дисперсной фазы:
   

первый вариант:

а) высокодисперсные d = 10^-9 – 10^-7 м (1-100 нм)

б) среднедисперсные d = 10^-7 – 10^-5 м

в) грубодисперсные d > 10^-5 м
предпочитаю давать второй вариант (учебник МГУ):

а) наносистемы (ультрадисперсные) d = 1 - 10 нм

б) высокодисперсные d = 10 нм - 1 мкм

в) грубодисперсные d = 1 - 100 мкм

2. 
   По фракционному составу:
   

а) монодисперсные

б) полидисперсные

3. 
   По концентрации частиц дисперсной фазы (учебник МГУ):
   

а) малая

б) большая

4. 
   По характеру распределения фаз (учебник МГУ):
   

а) сплошное распределение – континуальное

б) сетка тонких прослоек – биконтинуальное

5. 
   По взаимодействию между частицами дисперсной фазы(по кинетическим свойствам)
   

а) свободно-дисперсные (при малой концентрации дисперсной фазы в жидкой и газообразной дисперсных средах)

б) связно-дисперсные (при большой концентрации дисперсной фазы – биконтинуальное распределение – либо в твердой дисперсионной среде)

6. 
   По взаимодействию между частицами дисперсной фазы и дисперсионной средой:
   

а) лиофильные - хорошо сольватирующиеся лиофильные дисперсные системы образуются путём самопроизвольного диспергирования, термодинамически устойчивы.
Пример: растворы коллоидных ПАВ (образующих мицеллы при концентрации выше ККМ) и растворы полимеров.

Несмотря на то, что эти системы - гомогенны, тем не менее, они относятся к объектам изучения коллоидной химии, так как размеры агрегатов коллоидных ПАВ и макромолекул полимеров соизмеримы с размерами частиц дисперсной фазы в коллоидных системах, что проявляется в некоторых свойствах этих истинных растворов.
б) Все остальные коллоидные системы - лиофобные – неустойчивые, обладающие избытком поверхностной энергии, получаются путем принудительного диспергирования, в них самопроизвольно идут процессы по укрупнению частиц (коагуляции, разрушения). При слипании таких частиц поверхностная энергия уменьшается. По этой причине в коллоидные системы необходимо добавлять стабилизаторы.

7. 
   По агрегатному состоянию фаз (табл. 1.1)
   

Таблица 1.1

Классификация коллоидных систем по агрегатному состоянию фаз

Дисперсионная среда Дисперсная фаза	ж	г (аэрозоли)	тв
тв ж г	т/ж: континуальные: малая концентрация -золи (коллоидные растворы с d =1-100 нм), суспензии; концентрированные - пасты, биконтинуальные: гели (концентриров.) ж1/ж2: эмульсии г/ж: свободнодисперсные – газовые эмульсии связнодисперсные – жидкие пены	т/г: в зависимости от дисперсности: дымы, пыли, порошки ж/г: туманы, облака г/г: - не существуют	т1/т2: композитные материалы, горные породы, сплавы ж/т: растительные клетки, живые организмы г/т: пористые материалы: пемза, хлеб, сыр, твердые пены

Лекция 2
2. Физическая химия поверхностных явлений

2.1. Межмолекулярные связи
Межмолекулярное взаимодействие может иметь различный характер:

1. 
   химические связи – образуются путем перекрывания электронных орбиталей и потому сугубо специфичны
   
2. 
   водородные связи возникают между молекулами, содержащими функциональную группу – ОН: кислотами, щелочами, водой и др. веществ -
   

силикагель - Si – OH H

O O

- Si – OH H

3. 
   Силы Ван-дер-Ваальса^(*) (молекулярные связи), действующие между любыми молекулами.