Библиотека, читать онлайн, скачать книги txt

БОЛЬШАЯ БИБЛИОТЕКА

МЕЧТА ЛЮБОГО


Специфические свойства коллоидных систем - Коллоидные системы: типы, свойства и значение

Области практического приминения коллоидов Глава 2 Организм человека как единая коллоидная система. Биологическая роль основных коллоидных систем организма Коллоидные дисперсные системы дисперсии — микрогетерогенные образования, в которых одно мелкораздробленное вещество — дисперсная фаза — равномерно распределено диспергировано в другой фазе — дисперсионной среде. В коллоидных системах размер частиц дисперсной фазы составляет 10 —9 —10 —7 м, то есть лежит в интервале от нанометров до долей микрометров.

Эта область превосходит размер типичной малой молекулы, но меньше размера объекта, видимого в обычном оптическом микроскопе. Коллоидная химия далее К. С тех пор её предмет и методы существенно изменились. В период становления К.

К ним относятся, например, самопроизвольное укрупнение частиц твёрдой дисперсной фазы или капель жидкости коагуляция и коалесценция как проявление термодинамической агрегативной неустойчивости дисперсных систем; застудневание жидких дисперсных систем с образованием гелей и возникновение пространственных дисперсных структур; взаимодействие соприкасающихся тел трение, адгезия изменение этого взаимодействия под влиянием веществ, адсорбирующихся на поверхностях соприкосновения; явления в тонких жидких и твёрдых плёнках; самопроизвольное диспергирование жидкостей и твёрдых тел.

Характерные особенности объектов изучения К. Вся природа — организмы животных и растений, гидросфера и атмосфера, земная кора и недра — представляет собой сложную совокупность множества разнообразных и разнотипных грубодисперсных и коллоидно-дисперсных систем. Дисперсное состояние вполне универсально и при соответствующих условиях в него может перейти любое тело.

Этим определяется особое положение К. К ним относятся технология строительных материалов, силикатов особенно керамикитехнология пластмасс, резины, лакокрасочных материалов с использованием высокодисперсных пигментов и наполнителей; технология бурения горных пород, механической обработки твёрдых материалов, в том числе металлов; процессы гетерогенного катализа и адсорбционные процессы. Учение о дисперсных структурах лежит в основе науки о материалах будущего, без которой невозможен технический прогресс.

Важнейшие проблемы геологии и геохимии возникновение и превращения минералов и горных пород, выветриваниепочвоведения, грунтоведения теснейшим образом связаны с законами поведения многокомпонентных и микрогетерогенных систем. Метеорология в изучении атмосферных осадков опирается на учение об аэродисперсных системах. Совместно с биохимией и физикохимией полимеров К. Развитие представлений о коллоидных системах их свойствах.

Коллоидные процессы, такие, как крашение и склеивание, использовались еще в древнем Египте. Он установил различие между кристаллоидами например, соль, сахаркоторые после растворения в воде легко диффундируют через мембрану из пергамента, и коллоидами, такими, как желатин, которые не обладают такими свойствами. Фарадей приготовил коллоидный раствор золя золота и показал, что сильный пучок луч света значительно рассеивается, проходя через эту дисперсию, таким образом, что его путь становится видимым — так же, как это происходит с лучом света в пыльной комнате или лучом от автомобильных фар туманным вечером.

Это явление называется эффектом Тиндаля в честь Дж. Тиндаля, который изучал его в Теория рассеяния света была разработана Дж. Работа в этом направлении была продолжена Г. Дебаем в и соответственно. Эксперименты по рассеянию света являются одним из наиболее эффективных средств для изучения коллоидных частиц и макромолекул; компьютерное обеспечение позволило достичь значительного успеха в этих исследованиях.

Так как размеры коллоидных частиц очень малы, их собственные направления движения изменяются непрерывно в результате случайных столкновений с молекулами дисперсионной среды. Каждая частица движется по зигзагообразной траектории. Это явление в впервые наблюдал Р.

Лекция 2 «Коллоидные системы»

Броун в воде, в которой были суспендированы частицы цветочной пыльцы; оно было названо броуновским движением. В период — Р. Зигмонди создал ультрамикроскоп, который сделал возможной идентификацию коллоидных частиц по отраженному ими свету. Ультрамикроскоп позволял считать количество коллоидных частиц изучать их движение. Основные положения теории броуновского движения и его макроскопического проявления — диффузии — были разработаны А.

Эйнштейном в и экспериментально подтверждены в Ж. Сведберг разработал ультрацентрифугу, которая позволила разделять коллоидные частицы и определять их массы.

Лекции по физколлоидной химии - файл n1.doc

В химии поверхностных явлений И. Ленгмюр предположил в и позже доказал существование мономолекулярной адсорбции, то есть прилипания к поверхности слоя вещества толщиной в одну молекулу.

Это свойство особенно важно при изучении адсорбции газов и в гетерогенном катализе, но оно также имеет отношение и к границам раздела фаз в коллоидных системах. Обычно на границе раздела фаз существует разделение электрического заряда, связанное с ионной природой фаз и с неэквивалентной специфической адсорбцией ионов. Это приводит к возникновению двойного электрического слоя и электрокинетических явлений, таких, как электрофорез, электроосмос и потенциал течения см.

Электрофорез движение заряженных частиц в электрическом поле впервые наблюдал Ф. Ройс вкоторый показал, что отрицательно заряженные частицы суспензии глины мигрируют в сторону положительного электрода. Тизелиус в применил электрофорез для анализа биополимеров, в частности методом электрофореза разделял сыворотку крови на пять белковых фракций. Чапмен развили простую электростатическую теорию двойного электрического слоя.

Дальнейшим усовершенствованием этой теории занимались О. Штерн и Д. Грэм на основе более сложных моделей, которые значительно лучше согласовались с экспериментом, чем теория Гуи — Чапмена.

Коллоидные системы и предмет коллоидной химии

Харди изучили процесс коагуляции простых лиофобных золей при добавлении электролита и установили, что наиболее важным параметром в этом процессе является валентность противоиона. Было установлено, что в простейшем случае устойчивость коллоидной дисперсной системы зависит от баланса вандерваальсовых слабые силы притяжения и кулоновских электростатическое отталкивательное взаимодействие двойных слоев сил. Хамейкер показал, каким образом можно рассчитать вандерваальсово притяжение между коллоидными частицами с помощью суммирования сил притяжения между всеми атомными парами системы.

Ландау и независимо от них Э. Овербеком в была разработана и в последующие годы усовершенствована теория устойчивости коллоидных систем. Лучшее понимание роли вандерваальсовых сил в коллоидных системах вытекает из макроскопического приближения, разработанного Е. Современные экспериментальные методы позволяют измерить вандерваальсовы и электростатические взаимодействия двойных слоев. Важный вклад в изучение коллоидных систем организма человека внесли труды Л.

Отличительной чертой современной коллоидной химии является то, что она охватывает широкое поле деятельности, включая чрезвычайно изощренную сложную теорию, с одной стороны, и простые эмпирические наблюдения, с. Типы и свойства коллоидных систем. Физические свойства коллоидной дисперсной системы зависят от соответствующих свойств фаз, составляющих коллоидную систему. Паста является золем или суспензией с высокой концентрацией дисперсной фазы. Свойства коллоидных дисперсий зависят также от природы границы раздела между дисперсионной фазой и дисперсной средой.

Несмотря на большую величину отношения поверхности к объему, количество вещества, необходимого для модификации границы раздела в типичных дисперсных системах, очень мало; добавление малых количеств подходящих веществ особенно поверхностно-активных ПАВполимеров и поливалентных противоионов, см. Например, резко выраженное изменение консистенции плотности, вязкости суспензий глины может быть вызвано добавлением малых количеств ионов кальция загущение, уплотнение или фосфат-ионов разжижение.

Исходя из этого, химию поверхностных явлений можно рассматривать как составную часть коллоидной химии, хотя обратное соотношение вовсе не обязательно. Если жидкой дисперсионной средой является вода, используются термины гидрофобный и гидрофильный.

Лиофобные дисперсные системы например, дисперсии иодида серебра, кремнезема и полистирольного латекса образуются в результате механической или химической обработки. Возможно, удобнее классифицировать коллоидные системы по термодинамическому принципу как обратимые и необратимые, в зависимости от того, могут или не могут они самопроизвольно образовываться при смешении их компонентов.

Лиофобные золи термодинамически неустойчивы их частицы с течением времени склонны к агрегации и осаждению. Образование таких золей происходит в результате дробления вещества в объеме раствора либо при агрегации небольших молекул или ионов. Диспергирование объемных материалов посредством механического измельчения, ультразвуковой обработки и других подобных методов обычно не приводит к получению частиц меньшего размера, чем верхний предел области коллоидных частиц. Для этой цели могут быть использованы комбинированные методы, такие, как замена хорошего растворителя на менее хороший, охлаждение и различные химические реакции.

Примеры химических реакций, с помощью которых получаются гидрозоли в соответствующих условиях эксперимента: Полимерные латексы можно получать методом эмульсионной полимеризации. Высокая степень дисперсности получается, если скорость зародышеобразования велика, а скорость роста частицы мала. Ингибиторы роста могут применяться не только для получения частиц малого размера, но также для селективного действия на рост отдельных граней кристалла, то есть для изменения формы частицы.

Это важно для приготовления катализаторов гетерогенного катализа, так как кристаллографическая ориентация граней влияет на эффективность катализатора. Если осаждаемый порошок обладает умеренной растворимостью, то состав дисперсной фазы меняется во времени наблюдается явление старениякогда менее растворимые частицы большего размера растут за счет малых но более растворимых частиц.

Большинство препаративных методов приводит к образованию полидисперсных золей в которых частицы имеют распределение по размерам.

Потенциал течения и седиментации. С тех пор её предмет и методы существенно изменились. Как и в истинных растворах, диффузия в коллоидных растворах подчиняется закону Фика, а коэффициент диффузии выражается уравнением Эйнштейна-Смолуховского: Методы седиментации и ультрацентрифугирования применяются для изучения полидисперсности коллоидных систем, обусловленной существованием в коллоидных системах частиц различных размеров. В коллоидных растворах частицы несравнимо больше молекул или ионов растворенного вещества в обычных истинных растворах и поэтому скорость диффузии в их растворах будет небольшая. Ландау и независимо от них Э. Харди изучили процесс коагуляции простых лиофобных золей при добавлении электролита и установили, что наиболее важным параметром в этом процессе является валентность противоиона. Непосредственно у поверхности ядра расположены ионы адсорбционного слоя. Эта способность определяется взаимодействием между молекулами или ионами растворенного вещества с молекулами растворителя. Поэтому требуется строго соблюдать условия осаждения, рекомендуемые в методиках определения тех или иных веществ.

Можно приготовить например, с помощью методов зародышеобразования при условиях, которые приводят к спонтанной кристаллизации почти монодисперсные золи, в которых размеры частиц примерно равны. Эти золи очень полезны в качестве калибровочных стандартов, а также в экспериментах для проверки новых гипотез. Они имеют и специальные применения в множительной технике, при получении антиотражательных покрытий линз и т.

Вероятно, наиболее важным физическим свойством коллоидных дисперсных систем является тенденция частиц к агрегации. Коагуляция — это сильная агрегация, флокуляция — слабая, легко обратимая. Пептизация —процесс, в котором дисперсия восстанавливается при слабом перемешивании или без него при изменении состава дисперсионной среды, например при добавлении разбавленного раствора электролита. Устойчивость коллоидных систем — сложный вопрос. В простейшем случае она определяется балансом сил между вандерваальсовым притяжением и кулоновским отталкиванием частиц двойных слоев.

Эффекты ПАВ и полимерных добавок рассмотрены ниже. Вандерваальсовы силы обычно проявляются как силы межмолекулярного притяжения, которые обусловливают переход газов в жидкое состояние. Энергия вандерваальсова взаимодействия двух атомов чрезвычайно мала и быстро уменьшается с увеличением расстояния между ними примерно обратно пропорционально шестой степени расстояния. Если силы притяжения между всеми атомными парами в двух коллоидных частицах суммируются, значительно возрастает не только общее взаимодействие, но и дальнодействующие кулоновские силы отталкивания обратно пропорционально, в степени 1—2, расстоянию между частицами.

Коллоидные частицы, диспергированные в полярной жидкости, такой, как вода, обычно несут чистые несвязанные заряды на своей поверхности. Ионы дисперсионной среды, имеющие заряд, противоположный заряду частицы противоионыпритягиваются к поверхности частицы, а ионы одинакового заряда коионы отталкиваются от нее что не так существенно. Наложение этого эффекта на эффект перемешивания от теплового движения приводит к образованию двойного электрического слоя ДЭСобразованного заряженной поверхностью частицы избытком противоионов относительно коионов, распределенных диффузно в дисперсионной среде.

Таким образом, частица может рассматриваться как окруженная диффузной ионной атмосферой с общим зарядом, равным ее заряду, но противоположного знака.

В основном два параметра количественно определяют строение ДЭС: Поскольку поверхность частицы реально находится в области с резко изменяющимся ионным составом, определение не говоря уже об измерении поверхностного потенциала чрезвычайно затруднено.

сборная португалии по футболу википедия состав


copyright © usahqf.org