- •Предисловие
- •Введение
- •1 Предмет курса "поверхностные явления
- •2 Классификация поверхностных явлений
- •3 Дисперсность, удельная поверхность
- •4 Классификация дисперсных систем
- •4.1 Классификация дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы
- •4. 2 Классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды
- •4.3 Классификация по интенсивности взаимодействия дисперсной фазы и дисперсионной среды
- •4.4 Классификация по интенсивности взаимодействия
- •5 Поверхностные явления на границе раздела фаз
- •5.1 Поверхностная энергия, поверхностное натяжение
- •5.2 Термодинамика поверхности раздела фаз
- •5.3 Пути понижения энергии Гиббса на границе раздела фаз
- •5.4 Когезия. Работа когезии
- •5.5 Адгезия, работа адгезии, термодинамические основы адгезии
- •5.6 Смачивание, краевой угол смачивания, теплота смачивания, гидрофилизация и гидрофобизация поверхностей.
- •5.7 Растекание, критерий растекания, поверхностные пленки, двумерный газ
- •5.8 Адсорбция
- •5.8.1 Общие положения, классификация изотерм адсорбции
- •5.8.2 Фундаментальное термодинамическое уравнение адсорбции Гиббса
- •5.8.3 Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел
- •5.8.4 Уравнение адсорбции Фрейндлиха. Его анализ и решение
- •5.8.5 Мономолекулярная теория (теория Ленгмюра)
- •5.8.6 Полимолекулярная теория (теория Поляни)
- •5.8.7 Теория полимолекулярной адсорбции бэт
- •Пористые адсорбенты, классификация пористых тел по Дубинину
- •5.8.10 Влияние природы и структуры адсорбента, природы и свойств газов и паров на адсорбцию. Адсорбция из смеси газов.
- •5.9 Адсорбция из раствора на границе с газом
- •5.8.10.1. Молекулярная адсорбция
- •5.8.11.2. Ионная адсорбция (адсорбция электролитов)
- •5.8.12 Ионобменная адсорбция
Содержание
|
Предисловие..................................................................... Введение......................................................................... 1 Предмет курса "Поверхностные явления и дисперсные системы" … 2 Классификация поверхностных явлений.............................. 3 Дисперсность, удельная поверхность.................................. 4. Классификация дисперсных систем................................... 5 Поверхностные явления на границе раздела фаз..................... 5.1 Поверхностная энергия, поверхностное натяжение...... 5.2 Термодинамика поверхности раздела фаз................. 5.3 Пути понижения энергии Гиббса на границе раздела фаз.... 5.4 Когезия. Работа когезии....................................... 5.5 Адгезия, работа адгезии, термодинамические основы адгезии … 5.6 Смачивание, краевой угол смачивания, теплота смачивания, гидрофилизация и гидрофобизация поверхностей .… 5.7 Растекание, критерий растекания, поверхностные пленки, двумерный газ........................................................ 5.8 Адсорбция......................................................... 5.8.1 Общие положения классификация изотерм адсорбции 5.8.2 Фундаментальное термодинамическое уравнение адсорбции Гиббса..................................................... 5.8.3 Адсорбция газов и паров на поверхности твердых тел...... 5.8.4 Уравнение адсорбции Фрейндлиха. Его анализ и решение .. 5.8.5 Мономолекулярная теория (теория Ленгмюра)........ 5.8.6 Полимолекулярная теория (теория Поляни)............. 5.8.7 Теория полимолекулярной адсорбции БЭТ.............. 5.8.8 Капиллярные явления. Уравнение Томсона-Кельвина . Капиллярная конденсация................................................. 5.8.9 Пористые адсорбенты, классификация пористых тел по Дубинину........................................................ 5.8.10 Влияние природы и структуры адсорбента, природы и свойств газов и паров на адсорбцию. Адсорбция из смеси газов 5.8.11 Адсорбция из раствора на границе с газом............ 5.8.12 Адсорбция из раствора на твердой поверхности.... 5.8.12.1 Молекулярная адсорбция.......................... 5.8.12.2 Ионная адсорбция (адсорбция электролитов). .. 5.8.12.3 Ионобменная адсорбция........................... 6. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем....... 6.1 Броуновское движение в коллоидных системах. Среднее квадратичное смещение, уравнение Эйнштейна.............. 6.2 Осмотическое давление лиозолей, его особенности..... 6.3 Диффузия коллоидных частиц, уравнение Эйнштейна....... 6.4 Связь коэффициента диффузии со среднеквадратичным смещением. Уравнение Эйнштейна - Смолуховского....... 6.5 Седиментационная устойчивость дисперсных систем... 6.6 Седиментационный анализ........................................... 7 Оптические свойства коллоидных систем............................... 7.1 Рассеивание света дисперсными системами. Уравнение Рэлея, его анализ. Опалесценции. Эффект Тиндаля........... 7.2 Применение уравнения Рэлея к определению концентрации и размеров частиц золей........................ 7.3 Отличие опалесценции от флуоресценции.................. 7.4 Ультрамикроскопия.............................................. 7.5 Абсорбция света. Закон Ламберта - Бугера - Беера..... 7.6 Электронная микроскопия..................................... 8 Электрические свойства дисперсных систем........................ 8.1 Электрокинетические явления в дисперсных системах.. 8.2 Строение двойного электрического слоя................... 8.3 Строение коллоидных частиц................................. 8.4 Определение электрокинетического потенциала......... 9 Получение и очистка коллоидных систем.............................. 9.1 Методы получения коллоидных систем..................... 9.2 Методы очистки коллоидных систем...................... 10 Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем ... 10.1 Факторы стабилизации коллоидных систем............. 10.2 Коагуляция. Правила коагуляции электролитами...... 10.3 Основы теории ДЛФО.................................. 10.3.1 Взаимодействие ионстабилизированных коллоидных частиц в растворе.................................. 10.3.2 Нейтрализационная коагуляция....................... 10.3.3.Концентрационная коагуляция....................... 10.4 Кинетика коагуляции.......................................... 10.4.1 Кинетика быстрой коагуляции.............................. 11 Свойства различных классов дисперсных систем.................. 11.1 Золи и суспензии, их особенности, практическое значение.. 11.2 Пасты ........................................................ 11.3 Пены....................................................................... 11.4 Аэрозоли. Их особенности. Практическое значение.... 11.5 Порошки. Текучесть, гранулирование, псевдожидкое состояние. ........................................................... 11.6 ПАВ. Классификация, характеристики, практическое значение............................................................. 11.7 Эмульсии, их особенности, практическое значение.. 12. Структурно-механические свойства дисперсных систем.... 12.1 Свободнодисперсное состояние лиозолей .............. 12.2 Структурирование золей .................................... 12.3 Классификация структур по П.А. Ребиндеру........... 12.4 Студни, гели.................................................. Заключение..................................................................
|
5 7 8 8 9 10 13 13 16 18 18
19
21
22 23
23. 28 29 29 30 33 35
37
41 43
45 49 50 52 54 56
56 57 57
59 60 63 64
65
67 67 68 69 70 72 72 73 78 79 80 80 83 84 84 85 86
86 89 89 90 90 91 91 93 93 95
97
100 109 112 113 115 115 118 122 |
Предисловие
Учебное пособие “Поверхностные явления и дисперсные системы” (“Физическая и коллоидная химия, ч. 2”) рассчитано на студентов 3 курса дневной, 3 и 5 курса заочной форм обучения технологических и химико-технологических специальностей.
Учебная дисциплина “Поверхностные явления и дисперсные системы” создает теоретические предпосылки для понимания как существующих, так и создания новых технологических процессов, а так же грамотного управления ими.
Настоящее пособие необходимо для самостоятельной работы при подготовке к лабораторным и практическим занятиям, экзамену, а также при решении контрольных заданий.
С учетом небольшого объема времени, отводимого на самостоятельную работу студентов, в пособие включены выводы только тех уравнений, которые имеют определенную учебную значимость. При необходимости углубленной подготовки лектор должен рекомендовать студентам главы фундаментальных учебников и монографий, перечень которых приведен в списке литературы.
Данным пособием рекомендуется пользоваться как после прослушивания лекции по заданной теме, так и до аудиторного изучения раздела. При возникших трудностях во время самостоятельной проработки незнакомого материала (при подготовке к лабораторным занятиям, при выполнении контрольных заданий студентами заочной формы обучения) необходимо обращаться к рекомендованным учебникам.
Учебное пособие по содержанию, последовательности изложения материала и времени, отводимого на аудиторные занятия и самостоятельную работу, составлено с учетом требований образовательных стандартов для технологических специальностей.
Нумерация разделов и вопросов в пособии дана на основании рабочей программы, разработанной кафедрой физической, коллоидной химии и управления качеством КубГТУ для специальности 25.04.00 - Химическая технология природных энергоносителей и углеродных материалов.
Введение
Внедрение государственных образовательных стандартов в учебный процесс для студентов технологических специальностей вузов обусловило необходимость подготовки новых учебных материалов по физической химии, которые учитывали бы требования, предъявляемые к самостоятельной работе студентов в рамках часов, отводимых для подготовки к практическим, лабораторным занятиям и экзаменам.
При подготовке данного учебного пособия использован многолетний опыт преподавания авторами физической и коллоидной химии в Кубанском государственном технологическом университете.
Материал пособия построен с учетом методологии и методики изложения материала по физической и коллоидной химии фундаментальных учебников, приведенных в рекомендательном списке литературы.
В пособии курс “Поверхностные явления и дисперсные системы” рассматриваются с учетом знаний студентов-технологов по математике, вычислительной технике, физике, неорганической, органической и аналитической химии; особо отмечены дискуссионные и проблемные вопросы.
1 Предмет курса "поверхностные явления
И ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ"
Предметом данного курса являются поверхностные явления в дисперсных системах. Название этого курса из физической химии объясняется возрастанием роли поверхности при диспергировании (дроблении) одной фазы называемой дисперсной фазой в другой, называемой дисперсионной средой. Выделение его из курса физической химии в отдельный, раздел носящий также название коллоидной химии связан с той большой ролью в технологических процессах пищевых, нефтехимических производств, а также производстве строительных изделий. Отход от названия коллоидная химия связан с тем, что оно означает химию коллоидно-подобных веществ, а эти вещества в настоящее время относятся к классу полимеров, которые детально рассматриваются в курсе "Физическая химия полимеров".