WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |

«КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине Коллоидная химия Ухта 2008 2 УДК 546(075) Ц 57 Цивилев, Р.П. ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

УХТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Методические указания к самостоятельной работе студентов

по дисциплине "Коллоидная химия" Ухта 2008 2 УДК 546(075) Ц 57 Цивилев, Р.П. Коллоидная химия дисперсных систем [Текст]: метод.

указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине " Коллоидная химия"/Р.П. Цивилёв. Ухта: УГТУ, 2008. 47 с.

Методические указания предназначены для самостоятельной работы студентов по дисциплине "Коллоидная химия". Методические указания содержат теоретическую часть и решение типовых задач.

Содержание указаний соответствует рабочей учебной программе.

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой химии от февраля 2008 г., пр. № 7 и предложены для издания Советом специальности МиГ от 19 февраля 2008 г., пр. № 2.

Рецензент Крупенский В.И., д.х.н., профессор.

Редактор Рудиченко Н.В.

В методических указаниях учтены предложения и замечания рецензента и редактора.

План 2008г., позиция 39.

Подписано в печать 26 июня 2008 г. Компьютерный набор.

Объем 47 с. Тираж 100 экз. Заказ № 220.

© Ухтинский государственный технический университет, 169300, г. Ухта, ул. Первомайская,13.

Отдел оперативной полиграфии УГТУ.

169300, г. Ухта, ул. Октябрьская, 13.

Тема 3. Классификация, получение и строение дисперсных систем 3.1. Дисперсионная среда и дисперсная фаза. Дисперсность Система из двух (или более) веществ, в которой одно вещество измельчено и распределено в другом, называется дисперсной (от лат. dispersus– рассеянный). Вещество, образующее сплошную фазу называют дисперсионной средой; измельченное и распределенное в ней вещество называют дисперсной фазой. Например, глинистый раствор (взмученная в воде глина) состоит из воды – дисперсионной среды и взвешенных в ней мелких частиц глины – дисперсной фазы.

Реальный окружающий нас мир состоит из дисперсных систем. Для дисперсных систем, изучаемых коллоидной химией, характерны два признака:

дисперсность и гетерогенность.

Дисперсность (D) есть мера раздробленности дисперсной фазы и является величиной обратной среднему диаметру частиц (d), то есть D = 1/d [м–1] (3.1) Дисперсность системы можно выражать через удельную поверхность (Sуд), равную отношению полной поверхности раздела (S) к объему (V) или к массе (m) системы:

S S [м–1] или Sуд = [м2/кг] Sуд = (3.2) V m Для монодисперсной системы, содержащей сферические частицы радиуса r, получим:

4r 2 3 S = = = 6D [м–1] Sуд = = (3.3) 43 r d V r 6D 4 r S или Sуд = = = [м /кг] (3.4) = V r где плотность вещества дисперсной фазы.

Таким образом, дисперсность прямо пропорциональна удельной поверхности и обратно пропорциональна размеру частиц. По мере уменьшения размера частиц увеличивается дисперсность и удельная поверхность раздела между дисперсной фазой и дисперсионной средой.

Гетерогенность – второй признак дисперсных систем, изучаемых коллоидной химией, связан с существованием двух и более фаз, разделённых межфазной поверхностью. Это приводит к возникновению поверхностной энергии (поверхностного натяжения) и вызывает поверхностные явления.

При неограниченном измельчении частиц дисперсной фазы до размеров молекул (ионов) образуется молекулярный раствор, имеющий наивысшую дисперсность. В таких системах отсутствует поверхность раздела фаз, то есть исчезает гетерогенность, поэтому отсутствуют поверхностные явления. В этом заключается основное отличие коллоидных систем от молекулярных растворов.

Из сказанного следует определение коллоидной химии как науки о поверхностных явлениях и гетерогенных дисперсных системах.

Многообразие свойств дисперсных систем привело к нескольким способам их классификации, основанных на том или ином единичном признаке.

3.2. Классификация дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы По размерам частиц дисперсной фазы гетерогенные дисперсные системы подразделяют на грубодисперсные и высокодисперсные.У грубодисперсных систем размер частиц более 10–7м (d10–7м), то есть дисперсность меньше 107 м–1. У высокодисперсных гетерогенных систем размер частиц колеблется от 10–9 до 10–7 м (10–9 м d 10–7 м), то есть дисперсность находится в пределах 107 м–1 D 10 9м-1.

Высокодисперсные системы называют также коллоиднодисперсными (коллоидными растворами или золями).

Нижняя граница дисперсности D = 107 м–1 (d = 10–7 м) связана с резким снижением интенсивности теплового (броуновского) движения частиц, имеющих размеры больше 10–7м. Верхняя граница дисперсности D = 109 м– (d = 10–9 м) объясняется тем, что при дальнейшем дроблении вещества в растворе будут находиться не агрегаты молекул, а отдельные молекулы, имеющие размеры порядка 10–9м. Удельная поверхность в молекулярных системах отсутствует, так как молекулы не обладают поверхностью в обычном смысле слова. Такие дисперсные системы (d10–9м) являются гомогенными и называются истинными растворами. В гомогенных дисперсных системах (растворах) дисперсионную среду называют растворителем, а дисперсную фазу растворенным веществом.

Границу между системами различной дисперсности нельзя установить точно. Переход от систем одного класса к система другого класса непрерывен.



Это связано с рядом обстоятельств.

Во-первых, говоря о размере частиц в гетерогенных дисперсных системах, имеют в виду, прежде всего сферические частицы. Реальные частицы по форме могут отличаться от шара, и размер частиц зависит от направления, в котором проводят измерения.

В этих случаях реальные частицы приравнивают к сферическим, допуская, что они ведут себя точно так же, как реальные. Диаметр таких условных шарообразных частиц называют эквивалентным.

Во-вторых, в реальных гетерогенных дисперсных системах частицы почти никогда не бывают одного размера. Поэтому такие системы называют полидисперсными, а под размером частиц понимают средний радиус или диаметр.

В таблице 3.1 приведена классификация дисперсных систем по размерам частиц дисперсной фазы, а также их характеристика и основные свойства.

Таблица 3.1. Классификация дисперсных систем по размерам частиц Размер частиц (d-диаметр, м) Название Характеристика, свойства 10 d 10 Высокодисперсн диффузия и броуновское движение.

ые (коллоидно- Частицы проходят через обычные а) Полуколлоиды Отсутствует чёткая граница между 10–9 d 10– Особенно трудно установить точную границу между коллоидной и молекулярной степенью дисперсности. Для отдельных систем она может быть сдвинута в ту или иную сторону в зависимости от химической природы дисперсной фазы и дисперсионной среды.

В качестве примера можно привести водные и углеводородные растворы мыл, других моющих средств (ПАВ), некоторых красителей, дубильных материалов, алкалоидов. Эти системы по своим свойствам являются промежуточными между истинными и коллоидными растворами: в зависимости от условий (концентрация, температура) вещество дисперсной фазы может находиться либо в истинно растворенном состоянии, либо коллоидном. В подобных системах существует равновесие между молекулами и ионами (d10–9м) с одной стороны, и коллоидными частицами с другой (10–9d10–7м). Поэтому такие системы называют полуколлоидами (коллоидными ПАВ, мицеллярными растворами). Коллоидные частицы (мицеллы) в мицеллярных растворах образуются в результате притяжения молекул друг к другу.

Наконец, существуют молекулярные растворы, свойства которых совпадают с коллоидными растворами. Это растворы высокомолекулярных соединений (ВМС): крахмал в воде, каучук в бензине, белок в воде и т.д.

Размеры макромолекул ВМС соизмеримы с размерами коллоидных частиц. В связи с этим по многим свойствам (диффузия, задержка на ультрафильтрах, структурообразование, оптические и электрические свойства) растворы ВМС стоят ближе к коллоидным системам, чем к молекулярным растворам. Поэтому их называют молекулярными коллоидами. Но в отличие от коллоидных частиц макромолекулы ВМС, во-первых, не образуют отдельную фазу, во-вторых, способны изменять форму в широких пределах.

Последняя особенность объясняется тем, что огромным молекулам полимеров присущи два вида теплового движения: движение молекулы как целого и отдельных ее частей относительно друг друга.

Классификация дисперсных систем по дисперсности является наиболее строгой, так как свойства дисперсных систем в первую очередь определяются размерами частиц дисперсной фазы.

3.3. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды все дисперсные системы делят на три группы: системы с газообразной, жидкой и твердой средой.

По агрегатному состоянию дисперсной фазы каждую группу можно разделить на три подгруппы. Таким образом, получается 9 типов дисперсных систем (см. таблицу 3.2). Такое деление на подгруппы имеет смысл главным образом для грубодисперсных систем. Дело в том, что по мере приближения размеров частиц к молекулярным теряет смысл не только понятие поверхности раздела, но и понятие агрегатного состояния дисперсной фазы. Поэтому в системах с коллоидной дисперсностью не всегда можно судить об истинном агрегатном состоянии дисперсной фазы. В этом заключается ограниченность классификации по агрегатному состоянию.

Агрегатное состояние обозначают символами: Т(твердое), Ж(жидкое), Г(газообразное). Тип дисперсной системы записывают сокращенно в виде дроби: в числителе символом буквой показывают агрегатное состояние дисперсной фазы, в знаменателе (тоже буквой) агрегатное состояние дисперсионной среды (см. таблицу 3.2).

Гетерогенная дисперсная система образуется только в том случае, когда вещество дисперсной фазы ограниченно растворяется в дисперсионной среде.

Это необходимое условие. Поэтому система Г/Г является гомогенной вследствие неограниченной взаимной растворимости газов и не изучается коллоидной химией.

В классификации по агрегатному состоянию большинство типов грубодисперсных систем имеют и специальное название: суспензии (системы типа Т/Ж), эмульсии (системы типа Ж1/Ж2, где Ж1 и Ж2 – две взаимно нерастворимые жидкости, например, нефть в воде), пены (системы типа Г/Ж), аэрозоли (системы типа Т/Г: дым в воздухе, а также Ж/Г: пар, туман).

В общем случае золями называют высокодисперсные системы (золь нем.

Sole от латинского Solutio – коллоидный раствор). По характеру дисперсионной среды различают гидрозоли, аэрозоли, органозоли.

Эмульсии бывают прямые и обратные. У прямых эмульсий дисперсионная среда полярнее дисперсной фазы («нефть в воде»), у обратных – наоборот («вода в нефти»).

Золи трудно растворимых неорганических соединений, например, AgJ, Fe(OH)3, ZnS. (системы типа Т/Ж), иногда называют суспензоидами (похожими на суспензии), имея в виду, что в обычных условиях дисперсная фаза таких систем является твердым веществом.

К числу дисперсных систем относятся капиллярно-пористые тела (адсорбенты, катализаторы, пенопласты и другие системы типа Г/Т, Ж/Т, Т1/Т2).

В таких системах часто обе фазы – твердый каркас и совокупность пор можно рассматривать как дисперсионную среду. Основной признак дисперсионной среды – непрерывность: можно пройти из любой точки в любую другую, не пересекая поверхности раздела фаз. В капиллярно-пористых телах часто обе фазы являются непрерывными и одновременно удовлетворяют условию дисперсионной среды.

В системах с газообразной и жидкой дисперсионной средой частицы дисперсной фазы способны перемещаться под действием, каких либо сил.

Поэтому такие системы называют свободнодисперсными.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 9 |
 



Похожие работы:

«СОФИЯ 1974 ХРОМАТОГРАФИЯ. КОЦЕВ - СПРАВОЧНИК ПО ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ Перевод с болгарского канд. хим. наук А. П. ФИЛИППОВА Под редакцией доктора хим. наук профессора В. Г. БЕРЕЗК.ИНА и кандидата хим. наук А. Б. УРИНА Издательство Мир Москва 1976 УДК 543.544 ~ В книге собран обширный справочный1 материал по газовой хроматографии, свойства 500 неподвижных фаз для газожидкостной хроматографии, характеристики важнейших твердых носителей и адсорбентов для газовой хроматографии, краткое описание...»

«Глава I. Общие положения Информация об изменениях: Федеральным законом от 19 июля 2011 г. N 248-ФЗ в статью 1 настоящего Федерального закона внесены изменения, вступающие в силу по истечении девяноста дней после дня официального опубликования названного Федерального закона Статья 1. Основные понятия В целях настоящего Федерального закона используются следующие основные понятия: санитарно-эпидемиологическое благополучие населения - состояние здоровья населения, среды обитания человека, при...»

«8-9 апреля 2013 года ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ УДК 546.881.5:542.942.7:542.61 ЭКСТРАКЦИЯ ВАНАДИЯ (V) ТРИОКТИЛАМИНОМ Курбатова Л. Д., Корякова О. В., Валова М. С., Гырдасова О. И., Янченко М. Ю. ФГБУН Институт химии твердого тела УрО РАН Экстракция является наиболее перспективным методом получения чистых и высокочистых соединений ванадия. Экстракционные процессы имеют ряд преимуществ перед методами сорбции, осаждения и другими процессами очистки и разделения. Они отличаются высокой производительностью,...»

«УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ПО ДИСЦИПЛИНЕ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ по специальности 020201 биология Горно-Алтайск 2009 г. Печатается по решению методического совета Горно-Алтайского госуниверситета ББК К Высокомолекулярные соединения: учебно-методический комплекс (для студентов, обучающихся по специальности биология)/ Горно-Алтайск: РИО ГАГУ, 2009. – 53 с. Составитель: Кузнецова О.В., ст. преподаватель Рецензенты: Ю.Г. Тришин профессор, д.х.н., зав.каф. органической химии...»

«Нестор-История Санкт-Петербург 2007 Russian Academy of Sciences Institute for the History of Science and Technology St. Petersburg Branch University of Tbingen Science, Technology and Society in Russia and Germany during the First World War Editors: Eduard Kolchinsky, Dietrich Beyrau and Julia Lajus Nestor-Historia Publishers St. Petersburg 2007 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ИСТОРИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ТЕХНИКИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ФИЛИАЛ ТЮБИНГЕНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НАУКА, ТЕХНИКА И ОБЩЕСТВО РОССИИ...»

«Ф.М. КАНАРЁВ kanphil@mail.ru http://kubagro.ru/science/prof.php?kanarev http://Kanarev.innoplaza.net ЯДРА АТОМОВ Анонс. Ядра атомов – основа всего материального. Человечество израсходовало самый большой интеллектуальный и финансовый капитал на их изучение. Получено огромное количество научной информации, позволившей найти, как плодотворное, так и враждебное человеку её применение. Тем не менее, мы ещё далеки от понимания законов Природы, управляющих формированием ядер атомов. Предлагаемая книга...»

«Применение d–металлов в технике. Рассмотрев химические свойства d-металлов, представим – по необходимости кратко! – важнейшие области их применения. Скандий Впервые металлический скандий был получен только в 1937 г. В. Фишером с помощью электролиза безводного ScCl3. Сегодня мировое потребление металлического скандия составляет 500 — 1000 кг в год.1 Главным по объёму применением металлического скандия является его использование в алюминиево-скандиевых сплавах.2 Значительный интерес для...»

«Аннотация Книга представляет собой научно-художественную биографию великого русского советского ученого и мыслителя, академика Владимира Ивановича Вернадского (1863—1945). Геохимик и минералог в начале своего пути, В. И Вернадский в дальнейшем создал целостную картину развития нашей планеты, увязав в своей теории данные геологии с наукой о жизни и человеке. Настоящее издание посвящено 125-летию со дня рождения всемирно известного ученого. Содержание I 5 Глава 1 5 Глава II 14 Глава III 30 Глава...»

«Земледелие является наукой, изучающей и разрабатывающей способы наиболее рационального использования земли и повышения эффективного плодородия почвы для получения высоких и устойчивых урожаев с/х культур. Земледелие – важнейшая отрасль с/х; оно создает необходимые условия для развития растениеводства, луговодства, овощеводства и плодоводства. Земледелие как наука основывается на новейших теоретических достижениях таких важнейших фундоментальных научных дисциплин, как почвоведение,...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.