МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Сыктывкарский лесной институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного

учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С. М. Кирова» (СЛИ)

Кафедра «Общая и прикладная экология»

Поверхностные явления и дисперсные системы Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов направления подготовки 240000 «Химическая и биотехнологии»

специальности 240406 «Технология химической переработки древесины»

всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание СЫКТЫВКАР 2012 УДК ББК 24. П Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой «Общая и прикладная экология»

Сыктывкарского лесного института Утвержден к изданию в электронном виде советом технологического факультета Сыктывкарского лесного института Составители:

кандидат геолого-минералогических наук, доцент Г.Г. Зайнуллин преподаватель Т.В. Шахова Отв. редактор:

кандидат технических наук, доцент О.А. Конык Поверхностные явления и дисперсные системы [Электронный П42 ресурс] : учеб.-метод. комплекс по дисциплине для студ. направления подготовки 240000 «Химическая и биотехнологии» специальности 240406 «Технология химической переработки древесины» всех форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ; сост.:

Зайнуллин Г.Г., Шахова Т.В. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.

В издании помещены материалы для освоения дисциплины «Поверхностные явления и дисперсные системы». Приведены рабочая программа курса, сборник описаний лабораторных работ и методические указания к самостоятельной работе студентов.

УДК ББК 24. _ Самостоятельное учебное электронное издание Составители: Зайнуллин Геннадий Габдулович Шахова Татьяна Валериевна Поверхностные явления и дисперсные системы Электронный формат – pdf. Объем 3,2 уч.-изд. л.

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» (СЛИ), 167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, [email protected], www.sli.komi.com Редакционно-издательский отдел СЛИ.

© СЛИ, Зайнуллин Г.Г., Шахова Т.В., Содержание Рабочая программа для специальности 240406 «Технология химической I.

переработки древесины»

II. Методические указания по выполнению лабораторных работ III. Методические указания к самостоятельной работе студентов IV. Контроль знаний студентов Библиографический список V.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования лесотехнический университет имени С. М. Кирова»

Декан технологического факультета Зам. директора по учебной и научной А.А. Самородницкий работе _Л.А. Гурьева «_» 2012 г. «_»_ 2012 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

По дисциплине: «Поверхностные явления и дисперсные системы»

Для направления подготовки дипломированного специалиста Специальность 240406 «Технология химической переработки древесины»

аудиторных Из них:

работа Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению: 240000 – «Химическая и биотехнологии» по специальности 240406 – «Технология химической переработки древесины».

Программу составил: к.г.-м.н., доцент Г.Г. Зайнуллин Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Общей и прикладной экологии»

Протокол № 9 от «_20_» июня 2012 г.

Заведующий кафедрой, к.т.н., доцент _О.А. Конык Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией технологического факультета.

Протокол № 10 от «_21_» июня 2012 г.

Председатель комиссии: декан ТФ А.А. Самородницкий Библиографический список рабочей программы полностью соответствует сведениям о книгообеспеченности образовательного процесса СЛИ.

Бумажная версия рабочей программы соответствует ее электронной версии 1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе Целью преподавания дисциплины «Поверхностные явления и дисперсные системы» является знакомство студентов специальности 240406 «Технология химической переработки древесины» с основными разделами курса и обеспечение теоретической подготовки, необходимой для того, чтобы полноценно ориентироваться в процессах протекающих в природных и технологических системах с целью снижения их техногенного воздействия на окружающую среду. Знания и практические навыки, полученные в курсе «Поверхностные явления и дисперсные системы» должны помочь будущим специалистам – инженерам в их практической работе.

В результате изучения курса «Поверхностные явления и дисперсные системы»

студент должен иметь представление:

- о коллоидных системах (признаки, классификация, значение в природе и технике);

- об оптических свойствах коллоидных систем (светорассеяние, светопоглощение, применение данных свойств при изучение дисперсных систем);

- о молекулярно-кинетических свойствах (диффузия, седиментационная устойчивость и седиментационный анализ, осмос);

- о поверхностных явлениях и адсорбции (природа адсорбционного взаимодействия, теории мономолекулярной и полимолекулярной адсорбции, поверхностно-активные и инактивные вещества, поверхностная активность, строение и свойства адсорбционных слоев);

- о электрических свойствах дисперсных систем (образование и строение ДЭС, теории ДЭС, ЭКП и влияние различных факторов на ЭКП, электрокинетические явления);

- о способах получения, очистки и свойствах дисперсных систем (конденсационные и диспергационные методы, строение коллоидных мицелл);

- об агрегативной устойчивости и коагуляции дисперсных систем (виды устойчивости, факторы устойчивости, кинетика коагуляции, особые явления при коагуляции);

- о структурообразовании в дисперсных системах (возникновение и особенности структур, структурная вязкость);

- о системах с жидкой, газообразной и твердой дисперсионной средой;

знать и уметь использовать:

основные принципы формирования коллоидных систем, их свойства и способы изучения;

методы количественного и качественного анализа (седиментационный, оптические методы, химический) для оценки качественных показателей как сырья, так и производимого продукта.

1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых студентами Для полноценного усвоения учебного материала по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы» студентам необходимо иметь прочные знания общеобразовательного курса химии и физики, а также по дисциплинам: общая и неорганическая химия, физическая химия, аналитическая химия.

ЕН.Ф.04. Поверхностные явления и дисперсные системы:

Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по специальности 240000 «Химическая и биотехнологии»

Специальность 240406 «Технология химической переработки древесины»:

Термодинамика поверхностных явлений; адсорбция, смачивание и капиллярные явления (адсорбция на гладких поверхностях и пористых адсорбентах, капиллярная конденсация); адгезия и смачивание; поверхностно-активные вещества; механизмы образования и строение двойного электрического слоя; электрокинетические явления;

термодинамические и кинетические факторы агрегативной устойчивости);

мицеллообразование; оптические явления в дисперсных системах; системы с жидкой и газообразной дисперсионной средой; золи, эмульсии, пены, пасты; структурообразование в коллоидных системах.

2.1. Содержание, объем в часах лекционных занятий Понятие о коллоидных системах и определение коллоидной химии как науки.

Признаки коллоидных систем. Мера дисперсности. Гетерогенность коллоидных систем как основное отличие их от молекулярных растворов. Влияние дисперсности на свойства дисперсных систем. Классификация коллоидных и микрогетерогенных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Классификация коллоидных и микрогетерогенных систем по взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Классификация коллоидных и микрогетерогенных систем по взаимодействию между частицами.

Значение коллоидных систем и коллоидных процессов в природе и технике.

Некомпенсированность сил молекулярного взаимодействия на границе раздела фаз. Поверхностное натяжение – удельная энергия Гиббса поверхности. Пути снижения энергии Гиббса на границе раздела фаз. Поверхностные явления и их классификация.

Явления, наблюдающиеся при прохождении луча света через дисперсные системы. Светорассеяние и светопоглощение, эффект Тиндаля. Уравнение Рэлея, границы его применимости и его анализ. Определение размеров коллоидных частиц белых золей оптическими методами. Оптические методы исследования коллоидных систем.

Раздел 4. Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем 3 часа Диффузия в истинных растворах и в коллоидных системах. Уравнение Эйнштейна и уравнение Эйнштейна – Смолуховского. Осмос. Осмотическое давление. Особенности осмотического давления лиозолей. Седиментационная устойчивость коллоидных систем. Седиментационный анализ полидисперсных систем. Закон Стокса и границы его применимости. Интегральная и дифференциальная кривые седиментации Физическая адсорбция и хемосорбция. Природа адсорбционного взаимодействия. Количественное выражение адсорбции. Основы теории мономолекулярной адсорбции. Уравнение Ленгмюра и его анализ. Теория полимолекулярной адсорбции Поляни. Уравнение изотермы полимолекулярной адсорбции по теории БЭТ. Эмпирическое уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха, область его применимости.

Поверхностное натяжение растворов. Поверхностно-активные и инактивные вещества. Адсорбционное уравнение Гиббса и его анализ. Поверхностная активность. Правило Траубе. Уравнение Шишковского. Связь между уравнениями Гиббса, Лэнгмюра и Шишковского. Строение и свойства адсорбционных слоев. Ориентация дифильных молекул. Весы Лэнгмюра.

Раздел 7. Адсорбция на границе жидкость (раствор) – твердое тело 2 часа Молекулярная адсорбция из растворов, влияние природы адсорбента, растворителя и растворенного вещества. Правило Траубе для адсорбции на твердой поверхности. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое.

Адсорбция из растворов электролитов. Правило Фаянса – Панета.

Виды адгезии. Термодинамические основы адгезии. Работа адгезии. Адгезия на границе твердое тело – жидкость. Смачивание. Краевой угол смачивания.

Уравнение Юнга. Влияние ПАВ на смачивание. Гидрофилизация и гидрофобизация поверхности. Практическое значение адгезии и смачивания (флотация).

Образование и строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

Потенциал поверхности. Распределение потенциала двойного электрического слоя. Теория Гельмгольца – Перрена. Теория Гуи – Чэпмена. Теория Штерна.

Электрокинетический потенциал. Влияние различных факторов на электрокинетический потенциал. Изменение двойного электического слоя и электрокинетического потенциала под действием электролитов. Количественное выражение электрофореза и электроосмоса. Электрокинетические явления, их практическое применение.

Методы получения коллоидных систем. Строение коллоидных мицелл. Методы очистки коллоидных систем Раздел 11. Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем 4 часа Виды устойчивости дисперсных систем. Лиофильные и лиофобные дисперсные системы. Факторы устойчивости дисперсных систем (электростатический, адсорбционно-сольватный, энтропийный, структурно-механический). Кинетика коагуляции. Быстрая и медленная коагуляция. Теория Смолуховского. Основы теории ДЛФО. Коагуляция электролитами, ее основные закономерности.

Особые явления при коагуляции электролитами: явление неправильных рядов, антогонизм и синергизм электролитов.

Возникновение и особенности структур в коллоидных системах.

Коагуляционные и конденсационно-кристаллизационные структуры.

Структурная вязкость. Уравнение Бингама. Зависимость вязкости коллоидных систем от концентрации дисперсной фазы. Уравнение Эйнштейна.

Раздел 13. Системы с жидкой, газообразной и твердой дисперсионной 2 часа средой Общая характеристика аэрозолей, пен и порошков. Их классификация и свойства. Агрегативная устойчивость, методы получения и способы их разрушения. Практическое значение аэрозолей, пен, порошков.

Всего:

2.2. План лабораторных занятий, их наименование и объем в часах Лабораторная работа № 1. Измерение поверхностного натяжения жидкости по методу наибольшего давления газовых пузырьков Лабораторная работа № 2. Оптические свойства дисперсных систем.

Турбидиметрия Лабораторная работа № 3. Определение оптимальных условий осветления и обесцвечивания природной воды методом коагуляции Лабораторная работа № 4. Определение изоэлектрической точки раствора желатины по зависимости вязкости и мутности от рН среды Лабораторная работа № 5. Седиментационный анализ полидисперсных Лабораторная работа № 6. Синтез гидрозоля гидроксида железа, 2.3. Самостоятельная работа и контроль успеваемости и учебной литературе оформление отчетов по лабораторной работе Текущая успеваемость студентов контролируется выполнением лабораторных работ, оформлением отчетов по лабораторным работам (ОЛР), выполнением аттестационной контрольной работы (АКР).

Итоговая успеваемость студентов определяется на экзамене.

К сдаче экзамена допускаются студенты, у которых защищены отчеты по лабораторному практикуму, зачтена аттестационная контрольная работа.

и учебной литературе оформление отчетов по лабораторной работе и учебной литературе оформление отчетов по лабораторной работе Контрольная работа выполняется в соответствии с методическими указаниями (см.

библиографический список).

Текущая успеваемость студентов контролируется выполнением лабораторных работ, оформлением отчетов по лабораторным работам (ОЛР), выполнением контрольной работы (КР). Итоговая успеваемость студентов определяется на экзамене.

К сдаче экзамена допускаются студенты, у которых защищены отчеты по лабораторному практикуму и контрольная работа.

системах систем твердое тело – газ жидкость (раствор) – газ твердое тело систем дисперсных системах газообразной и твердой дисперсионной средой аттестационной контрольной работе системах систем твердое тело – газ жидкость (раствор) – газ жидкость (раствор) – твердое тело дисперсных систем систем дисперсных системах газообразной и твердой дисперсионной средой работы системах систем твердое тело – газ жидкость (раствор) – газ твердое тело дисперсных систем систем дисперсных системах газообразной и твердой дисперсионной средой работы 1. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы, по размерам частиц.

2. Поверхность раздела фаз. Поверхностное натяжение – удельная энергия Гиббса поверхности. Пути снижения энергии Гиббса на границе раздела фаз.

3. Физическая адсорбция и хемосорбция. Природа адсорбционного взаимодействия. Количественное выражение адсорбции.

4. Основы теории мономолекулярной адсорбции. Уравнение Лэнгмюра и его анализ.

5. Уравнение изотермы полимолекулярной адсорбции по теории БЭТ.

6. Эмпирическое уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха, область его применимости.

7. Поверхностное натяжение растворов. Поверхностно-активные и инактивные вещества.

8. Адсорбционное уравнение Гиббса и его анализ. Поверхностная активность.

9. Правило Траубе. Уравнение Шишковского.

10. Связь между уравнениями Гиббса, Лэнгмюра и Шишковского.

11. Строение и свойства адсорбционных слоев. Ориентация дифильных молекул.

12. Молекулярная адсорбция из растворов, влияние природы адсорбента, растворителя и растворенного вещества.

13. Правило Траубе для адсорбции на твердой поверхности. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое.

14. Адсорбция из растворов электролитов. Правило Фаянса-Панета.

15. Ионообменная адсорбция, ее особенности и практическое применение.

16. Принцип хроматографии.

17. Образование и строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

18. Потенциал поверхности. Распределение потенциала двойного электрического слоя.

19. Электрокинетический потенциал. Изменение двойного электрического слоя и электрокинетический потенциал под действием электролитов.

20. Получение гидрозолей методом химической конденсации и гидролиза.

21. Строение коллоидных мицелл.

22. Электрокинетические явления: электрофорез, электроосмос, их практическое применение.

23. Виды устойчивости дисперсных систем. Лиофильные и лиофобные дисперсные системы.

24. Факторы устойчивости дисперсных систем (электростатический, адсорбционно-сольватный, энтропийный, структурно-механический).

25. Коагуляция лиофобных дисперсных систем.

26. Быстрая и медленная коагуляция. Теория Смолуховского.

27. Основы теории ДЛФО.

28. Коагуляция электролитами, ее основные закономерности.

29. Признаки дисперсионных систем.

30. Гетерокоагуляция.

31. Практическое значение коагуляционных явлений.

32. Седиментационный анализ полидисперсных систем. Закон Стокса и границы его применения.

33. Светорассеяние. Уравнение Рэлея, границы его применимости.

34. Определение размеров коллоидных частиц белых золей оптическими методами.

Строение и размер молекул коллоидных ПАВ.

Факторы, влияющие на переход мицеллярной формы в молекулярную.

Виды мицелл в растворе. Солюбилизация.

Эмульсии – классификация, основные свойства и практическое использование.

Пены – классификация, основные свойства и практическое использование.

Аэрозоли - классификация, основные свойства и практическое использование.

3. Материально-техническое обеспечение дисциплины На кафедре «Общая и прикладная экология» есть специальная лаборатория «Коллоидная химия» (502 ауд., II корпус СЛИ). В данной лаборатории имеются необходимые для выполнения лабораторных работ химическая посуда, реактивы, приборы и установки (барометры, термометры, секундомеры, электролизеры, выпрямители, гальванические элементы, ареометры, рН-метр, термостаты).

4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Средства обеспечения освоения дисциплины. Перечень методических указаний по проведению конкретных видов учебных занятий, наглядных и других пособий, а также методических материалов к используемым в учебном процессе технических средств Плакаты для лекционных занятий Периодическая система Д.И. Менделеева Таблица растворимости неорганических соединений Таблица частотного диапазона фильтров II. Методические указания по выполнению лабораторных работ Измерение поверхностного натяжения жидкости по методу наибольшего Ознакомление с явлением адсорбции поверхностно-активных веществ на границе раздела фаз 1. Сдача допуска к лабораторной работе 2. Проведение экспериментальной части 3. Оформление и защита отчета Обеспечивающие средства:

Установка Ребиндера Стакан емкостью 2000 мл – 1 шт Колба коническая емкостью 100 мл – 12 шт Пипетка емкостью 50 мл – 1 шт Пипетка емкостью 25 мл – 1 шт Пипетка емкостью 10 мл – 1 шт 1. Экспериментально определить поверхностное натяжение водного раствора ПАВ на границе раздела вода – воздух (указывается преподавателем) 2. Экспериментально определить поверхностное натяжение исходного водного раствора ПАВ после адсорбции на поверхности активированного угля 3. Произвести расчеты, построить графические зависимости и сделать выводы в соответствии с полученными данными Требования к отчету:

1. Название и номер работы 2. Цель и задачи работы 4. Экспериментальные данные 6. Вывод о проделанной работе Технология выполнения работы:

Состояние, в котором находится вещество в поверхностном слое на границе раздела фаз, существенно отличается от его состояния в глубине фазы. Например, в наиболее простом случае однокомпонентной двухфазной системы вода – водяной пар (рис.1) межмолекулярные силы, действующие на молекулу воды, расположенную в глубине фазы, проявляются равномерно со стороны соседних молекул.

Рис. 1 Межмолекулярное взаимодействие внутри жидкости и на поверхности раздела жидкость – газ Молекулы, находящиеся на поверхности раздела, испытывают действие межмолекулярных сил в большей степени со стороны жидкой фазы и почти не притягиваются к газообразной фазе из-за ее малой плотности. В газовой фазе молекулы воды удалены друг от друга на большие расстояния и силы Ван-дер-Ваальса здесь ничтожны. Поэтому каждая молекула на поверхности раздела фаз обладает большей энергией по сравнению с «глубинными» молекулами.

Этот избыток энергии в поверхностном слое, отнесенный к 1 см2 поверхности раздела фаз, называется поверхностным натяжением.

Поверхностное натяжение можно также представить как силу, действующую на единицу длины (, эрг/см2 или дин/см).

Поверхностное натяжение, например, воды на границе раздела фаз (вода – водяной пар, вода – азот, вода – бензол) различно. Поэтому сравнивать поверхностное натяжение разлияных веществ можно только в том случае, если эти вещества граничат с одной и той же средой. Обычно его определяют на границе раздела вещество – воздух.

Поверхностное натяжение жидкостей определяют различными методами, например связанными с отсчетом падающих капель, с определением высоты капилярного поднятия жидкости или с измерением давления, под которым выдавливается пузырек воздуха в жидкость – метод Ребиндера.

Свободная поверхностная энергия равна произведению поверхностного натяжения на величину поверхности раздела фаз S и определяется уравнением:

где E свободная поверхностная энергия, эрг;

поверхностное натяжение, эрг/см2;

S поверхность раздела фаз, см2.

Увеличение поверхности раздела фаз всегда повышает свободную поверхностную энергию системы.

Согласно второму закону термодинамики, всякая свободная энергия стремится к минимуму. Этим стремлением к уменьшению свободной поверхностной энергии объясняется шарообразная форма капли жидкости (из всех геометрических тел одинакового объема шар имеет наименьшую поверхность), самопроизвольное слияние капель при их контакте, поднятие жидкости в капиллярах и т.д.

Стремление к уменьшению поверхности, обусловленное наличием избытка поверхностной энергии, имеет место и у твердых тел, однако значительные силы, проявляющиеся между частицами вещества в твердом агрегатном состоянии, препятствуют самопроизвольному уменьшению поверхности.

При постоянной поверхности раздела фаз (S = const) самопроизвольное уменьшение свободной поверхностной энергии может быть достигнуто за счет уменьшения поверхностного натяжения:

Этот путь уменьшения поверхностной энергии имеет большое значение для разрешения многих проблем химии и в первую очередь адсорбции.

Явление поглощения каким-либо веществом других веществ называется сорбцией.

Однако поглощение не всегда носит одинаковый характер: поглощаемое вещество может диффундировать вглубь поглотителя, распространяясь по всему объему. Такой вид сорбции называется абсорбцией. Так, газы абсорбируются в жидкостях, твердых телах с образованием жидких или твердых растворов.

Если поглощаемое вещество химически взаимодействует с поглотителем, то сорбционный процесс принято называть хемосорбцией.

Сорбционный процесс, происходящий только на поверхности раздела фаз и сопровождающийся концентрированием вещества на этой поверхности, называется адсорбцией. Из сорбционных процессов наибольшее значение имеет адсорбция.

Адсорбция – процесс самопроизвольный, сопровождающийся уменьшением свободной поверхностной энергии за счет уменьшения поверхностного натяжения.

Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсорбентом, а поглощаемое вещество – адсорбтивом. Адсорбция может происходить на любой поверхности раздела фаз: жидкость – газ, твердое тело – газ, твердое тело – раствор, жидкость – жидкость.

Количество адсорбированного вещества определяется обычно избытком вещества на границе раздела фаз. Избыток вещества в молях, отнесенный к 1см2 поверхности – адсорбция, обозначается буквой Г и рассчитывается по формуле:

где С 0 и С Р начальная и равновесная концентрация адсорбтива, моль;

S поверхность адсорбента, см2.

Когда поверхность адсорбента неизвестна (пористые твердые адсорбенты), количество адсорбированного вещества относят к 1г адсорбента:

где m количество адсорбента, г.

Адсорбцию чаще всего характеризуют зависимостью количества адсорбированного вещества от равновесной концентрации или равновесного давления адсорбтива при постоянной температуре, т.е. строят графические зависимости Г = f (C P ) или Г = f ( p P ) при t = const, которые называются изотермами адсорбции.

Рассмотрим адсорбцию на границе раздела жидкость – газ.

Поверхностное натяжение водных растворов всегда отличается от поверхностного натяжения чистой воды ( Н 2 О = 72,75 эрг см 2 = 72,75 дин см 2 ).

Растворенные вещества по их влиянию на поверхностное натяжение можно классифицировать на поверхностно-инактивные и поверхностно-активные (ПАВ).

Вещества, повышающие поверхностное натяжение, называются поверхностноинактивными. В гетерогенной системе водный раствор – воздух поверхностноинактивными являются все неорганические электролиты: кислоты, щелочи, соли.

Рис. 2 Зависимость поверхностного натяжения водных растворов от концентрации:

1 – поверхностно-инактивные вещества; 2 – поверхностно-активные вещества Вещества, понижающие поверхностное натяжение, называются поверхностноактивными. Их влияние на поверхностное натяжение воды может быть очень значительно (рис. 2). ПАВ являются органические соединения, молекулы которых одновременно содержат полярную группу (OH, COOH, NH 2...) и неполярную углеводородную цепь. Поэтому такие молекулы называются дифильными, т.е. обладающими двойным сродством одновременно и с полярной, и неполярной фазой. Примером ПАВ в водных растворах могут служить многие органические соединения: жирные кислоты с достаточно длинным углеводородным радикалом, соли этих кислот, сульфокислоты и их соли, аминокислоты, высокомолекулярные спирты, амины.

Дифильные молекулы, попадая в воду, стремятся выйти на поверхность раздела фаз, ориентируясь полярными группами в воду, неполярные углеводородные радикалы выталкиваются в воздух, так как сродство их с газообразной фазой больше, чем с водой (рис. 3). Интенсивность межмолекулярных сил в газе невелика, и поэтому газ или пар условно можно считать неполярной фазой.

Концентрируясь на поверхности раздела фаз, дифильные молекулы ПАВ, например бутилового спирта, понижают поверхностное натяжение, так как бутиловый спирт обладает меньшим поверхностным натяжением ( С 4 Н 9 ОН = 24,6 эрг см 2 ), чем вода.

Таким образом, самопроизвольное понижение поверхностного натяжения водных растворов ПАВ – следствие их концентрирования на поверхности раздела фаз, т.е.

адсорбция.

Количественное соотношение между величиной адсорбции и изменением поверхностного натяжения с концентрацией раствора d dC дается адсорбционным уравнением Гиббса (1878 г.):

где С концентрация ПАВ в растворе, моль/л;

R универсальная газовая постоянная, 8,31 · 107 эрг/моль · град;

T абсолютная температура, °К.

Графически уравнение Гиббса представлено на рис. 4. В уравнении Гиббса отношение ( d dC ) названо, по предложению П.А. Ребиндера, поверхностной активностью. В честь Гиббса величину ( d dC ) обозначают через G и называют гиббсом.

Для растворов ПАВ производная d dC < 0, а величина гиббса G и адсорбция Г положительны. Для растворов поверхностно-инактивных веществ d dC > 0, следовательно, поверхностная активность и адсорбция отрицательны ( G < 0 и Г < 0).

Практически изучают изменение поверхностного натяжения при изменение концентрации ПАВ t o = const и строят изотерму = f (C ПАВ ) (рис. 5).

Уравнение Гиббса (5) связывает друг с другом изотермы = f (C ПАВ ) и Исследуя поверхностное натяжение водных растворов, Траубе (1884 – 1888) установил, что для низших членов гомологического ряда жирных кислот с увеличением углеводородной цепи на группу СН 2 поверхностная активность кислот возрастает в – 3,5 раза при той же молярной концентрации. Эта важная зависимость получила название правила Траубе. Она соблюдается не только для жирных кислот, но и для других гомологических рядов, например спиртов, аминов. Американский физико-химик Лангмюр установил, что правило Траубе справедливо лишь для малых концентраций ПАВ в растворе при свободном расположении адсорбированных молекул на поверхности (рис. Рис. 3 Выход молекулы дифильного вещества на поверхность раздела фаз Г, моль см Рис. 4 Изотерма адсорбции Гиббса:

Рис. 6 Расположение адсорбированных молекул на границе раздела фаз:

а – при малых концентрациях; б – при средних концентрациях;

в – в насыщенном слое при максимально возможной адсорбции («частокол В 1909 г. Б. А. Шишковский (Киев) опытным путем вывел зависимость поверхностного натяжения от концентрации жирных кислот в водных растворах где 0 поверхностное натяжение воды;

поверхностное натяжение раствора с концентрацией ПАВ С, моль/л;

a и b эмпирические константы.

Уравнение Шишковского положено Лангмюром в основу его обобщающих работ по адсорбции дифильных молекул на границе раздела вода – воздух. Константа b в уравнение (7) характеризует поверхностную активность (см. уравнение 6) данного вещества, и для разбавленных растворов двух соседних членов гомологического ряда (например, пропионовой C 3 H 6 O2 и масляной C 4 H 8 O2 кислот) выполняется отношение:

гомологического ряда имеет одно и то же значение:

где Г максимально возможная адсорбция ПАВ, моль/см2.

Общей для всех жирных кислот является полярная группа СООН, поэтому естественно предположить, что Г (находят графически) определяется именно размерами полярной группы и что адсорбированный слой – мономолекулярен. Отсюда можно вычислить и площадь, приходящуюся на одну полярную группу в адсорбированном слое:

где N 0 число Авогадро.

Значение S 0 для жирных кислот около 20 2.

Объяснение правила Траубе и уравнения Шишковского с точки зрения молекулярно-кинетической теории, данное Лангмюром, позволяет уточнить представление о структуре адсорбционного слоя. Адсорбированные молекулы ПАВ прочно связаны с водой полярными группами OH, COOH, NH 2, CN..., а углеводородные радикалы – слабее, и до тех пор, пока концентрация мала, молекулы находятся в «лежачем» положении на границе раздела фаз. К этому случаю и применимо правило Траубе, так как увеличение длины углеводородной цепи молекулы поверхностноактивного вещества влияет на поверхностное натяжение.

При увеличении концентрации ПАВ происходит сжатие адсорбционного слоя, углеводородные радикалы отрываются от воды и принимают наклонное положение к поверхности раздела, а при максимально возможной адсорбции молекулы располагаются перпендикулярно поверхности раздела, образуя так называемый «частокол» Лангмюра (рис. 6 а, б, в).

Если исходить из «частокола Лангмюра», то очевидно, что толщина адсорбированного слоя определяется длиной молекулы и должна увеличиваться с введением каждой группы СН 2. Если обозначить толщину адсорбционного слоя через l, то разность l n +1 l n для двух жировых кислот, соседних в гомологическом ряду (например, для пропионовой и масляной или для масляной и валериановой кислот) должна быть постоянной и равной длине одной группы СН 2. По рентгенографическим исследованиям эта длина равна:

Это требование подтверждается: разность l n +1 l n получается в пределах 1,3 – 1,5.

Толщина адсорбционного слоя рассчитывается исходя из значения максимально возможной адсорбции, молекулярного веса и плотности ПАВ:

Экспериментальные исследования проводят с растворами ПАВ: 2М раствор этилового спирта, 1,5М растворы н-пропилового и изопропилового спирта; 0,5М раствор н-бутилового спирта; 0,2М раствор изоамилового спирта; 0,1М раствор н-амилового спирта; 2М раствор уксусной кислоты;1М раствор пропионовой кислоты; 0,5М раствор масляной кислоты; 0,01М раствор н-гептиловой кислоты (указывается преподавателем).

Для практических измерений поверхностного натяжения удобно пользоваться прибором Ребиндера, который состоит из сосуда Ребиндера 1, манометра 2 и водного аспиратора 3, создающего в установке разряжение (рис. 7). Основной частью сосуда Ребиндера является трубка а с капиллярным кончиком, который должен иметь острые, ровные края. Если трубку а с капиллярным кончиком опустить в жидкость, а затем в установке создать разряжение, то при некотором разряжении (давлении) р из капилляра выскочит пузырек воздуха. Это происходит тогда, когда избыток внешнего давления оказывается достаточным для преодоления поверхностного натяжения жидкости.

Показание манометра в момент проскока пузырька зависит не только от поверхностного натяжения испытуемого раствора, но и от размеров капиллярного кончика. Максимальное давление в пузырьке равно силе поверхностного натяжения жидкости в капилляре с радиусом r :

где K константа, зависящая от размеров капиллярного кончика. Значение K определяют по стандартной жидкости с известным поверхностным натяжением 0, для чего берут воду, тогда:

Рис. 7 Установка Ребиндера для определения поверхностного натяжения жидкостей по методу наибольшего давления газовых Для двух жидкостей с поверхностным натяжением 0 и при определении давления с одним – сосуд Ребиндера; 2 – манометр; имеем:

1 и тем же капиллярным кончиком 3 – водяной аспиратор.

Давление можно заменить разностью высот жидкости в манометрической трубке ( h миллиметров водяного столба):

отношение 0 h0 есть величина постоянная – константа капилляра К :

откуда следует:

Рекомендуется работать с капиллярами, для которых K 0,3 0,5.

Перед началом работы сосуд Ребиндера и трубку с капиллярным кончиком промывают хромовой смесью и дистиллированной водой, так как малейшее загрязнение этой части прибора приводит к ошибке. Из капиллярного кончика оставшуюся жидкость удаляют путем легкого прикосновения капилляра к фильтровальной бумаге.

Установку обязательно проверяют на герметичность. Для этого в приборе создают разряжение и закрывают кран (зажим) аспиратора; если установка герметична, то разность уровней манометрической жидкости не должна изменяться.

Определение константы капилляра производят следующим образом. В сосуд Ребиндера наливают столько дистиллированной воды, чтобы в плотно закрытом резиновой пробкой сосуде капиллярный кончик только касался поверхности воды, слегка приподнимая ее. Если воды в сосуде немного больше и капилляр погружен глубоко, то избыток воды отбирают пипеткой.

Установленный объем дистиллированной воды (мл), используется как постоянный для всех приготовленных растворов в экспериментальной части лабораторной работы.

Открывая кран аспиратора, создают такое разряжение внутри установки, чтобы через капиллярный кончик пузырьки воздуха проходили со скоростью примерно по одному – два в секунду. Нельзя допускать образования устойчивых гроздьев пузырьков или слишком медленного их возникновения.

Установив определенную частоту проскакивания пузырьков воздуха, производят по манометру не менее трех отсчетов максимальной разности уровней манометрической жидкости в левом и правом колене манометра h0 (миллиметров водяного столба). Отсчет h0 производят в момент проскока пузырьков воздуха, так как разность уровней манометрической жидкости все время колеблется. При образовании пузырька устанавливается определенное давление, когда пузырек лопается, давление сразу падает и затем опять начинает повышаться вследствие возникновения нового пузырька.

Рассчитывают константу капилляра по уравнению (17). Значение поверхностного натяжения воды 0 находят в справочнике.

Из исходного раствора ПАВ готовят растворы различной концентрации посредством разбавления вдвое. Для этого берут шесть сухих пронумерованных конических колб на 100 мл. В первую и вторую колбы вносят пипеткой по 50 мл исходного раствора, со второй по шестую – по 50 мл дистиллированной воды. После чего, перемешивают раствор во второй колбе путем многократного ополаскивания пипетки.

Затем этой же пипеткой отбирают 50 мл перемешенного раствора из второй колбы и добавляют его в третью, перемешивают и повторяют процесс разбавления до тех пор, пока не получат шесть растворов. Из последней колбы лишние 50 мл отбрасывают.

Далее полученные растворы делят поровну на две части. Для этого переносят пипеткой 25 мл раствора в сухие плоскодонные колбы на 100 мл (пронумерованные соответственно колбам с исходным раствором). Деление растворов начинают с наиболее разбавленного, используя одну пипетку.

Одну часть растворов ПАВ используют для определения поверхностного натяжения на границе раздела фаз вода – воздух (первая серия опыта).

В другую часть растворов ПАВ вводят равные навески адсорбента (вторая серия опыта). Для этого по 0,5 г активированного угля одновременно высыпают в приготовленные растворы. Колбочки закрывают пробками, встряхивают в течении 10 – мин и оставляют на столе отстаиваться в течение часа – для наступления адсорбционного равновесия.

За время отстаивания выполняют первую серию опытов и определяют поверхностное натяжение приготовленных растворов ПАВ различной концентрации.

Измерение разности высот h, и соответственно, определение поверхностного натяжения приготовленных растворов ПАВ для первой серии опыта проводят, начиная с наименьшей концентрации раствора. Перед измерением сосуд Ребиндера и трубку а дважды споласкивают исследуемым раствором, удаляя из капиллярного кончика оставшуюся жидкость прикосновением капилляра к фильтровальной бумаге.

Через час после отстаивания проводят вторую серию опыта. Для этого фильтруют одновременно все растворы в соответственно пронумерованные колбы. Первые порции фильтрата отбрасывают. Измерение разности высот h, и соответственно, определение поверхностного натяжения отфильтрованных растворов ПАВ проводят, начиная также с наименьшей концентрации раствора.

По результатам первой серии опыта:

– строят графическую зависимость (по оси ординат) от C (по оси абсцисс) – изотерму поверхностного натяжения (кривая линия). Изотерма поверхностного натяжения падает с увеличением концентрации сначала быстро, а затем падение замедляется, и изотерма приближается к некоторой прямой, параллельной оси абсцисс, так как поверхностное натяжение достигает наименьшего значения и не изменяется с увеличением концентрации ПАВ вследствие достижения предела адсорбции (рис. 8).

Исходя из изотермы поверхностного натяжения, графически определяют z и по уравнению (20) рассчитывают адсорбцию для всех исследуемых растворов ПАВ.

– рассчитывают величину адсорбции ПАВ. Зависимость адсорбции от и равновесной концентрации ПАВ C дает уравнение Гиббса (5). Это уравнение позволяет по изотерме поверхностного натяжения = f (C ) вычислить величину адсорбции. Такое вычисление удобно производить графическим методом. Крутизна наклона изотермы, определяемая тангенсом угла наклона, характеризует поверхностную активность G уравнение (6) к изотерме поверхностного натяжения в разных точках (рис. 8), отвечающих взятым концентрациям, строят касательные до пресечения их с осью ординат. Например, точка а на изотерме соответствует поверхностному натяжению 0,25М раствора ПАВ:

через нее проводят касательную аb и линию, параллельную оси абсцисс ad, определяют тангенс угла наклона:

Подставив значение G из уравнения (6) и обозначив ad через концентрацию (согласно построению), находят:

Откуда длина отрезка bd, выраженная в единицах поверхностного натяжения и обозначенная через z равна:

Подставив значение z в уравнение Гиббса, получают:

При расчете R выражают в эргах ( R = 8,32 · 107 эрг/моль·град). Таким путем подсчитывают величины адсорбции для тех концентраций, для которых в соответствующих точках на кривой построены касательные.

– строят графическую зависимость Г (моль/см2) (по оси ординат) от C (моль/л) (по оси абсцисс) – изотерму адсорбции (кривая линия). Изотерма адсорбции возрастает с увеличением концентрации ПАВ сначала резко, а затем медленнее и приближается к некоторой прямой, параллельной оси абсцисс (рис. 9). Она не изменяется при дальнейшем увеличении концентрации, так как адсорбция достигает максимального предела. Поэтому максимально возможную адсорбцию ПАВ можно определить графически (рис. 9);

– зная Г, рассчитывают площадь S 0, приходящуюся на одну молекулу ПАВ в поверхностном слое, по уравнению (22) и толщину адсорбционного слоя l по уравнению (12).

Полученные результаты измерений и расчетов оформляют в виде таблицы 1.

t =...... 0 C Константа капилляра К = Объем пробы = 25 мл Установленный объем =...... мл По результатам второй серии опыта:

– находят по изотерме поверхностного натяжения равновесную концентрацию ПАВ С Р в растворе (рис. 8);

– рассчитывают величину адсорбции Г на границе раздела водный раствор – уголь, т.е. количество ПАВ, адсорбированное 1 г угля:

где C 0 начальная концентрация раствора, моль/л;

C P равновесная концентрация раствора, моль/л;

V объем раствора, из которого происходит адсорбция, л;

m количество адсорбента, г.

– строят графическую зависимость Г (моль/г) (по оси ординат) от C (моль/л) (по оси абсцисс) – изотерму адсорбции ПАВ на угле (кривая линия) (рис. 8).

– графически определяют Г в молях на 1г угля – зная Г и площадь S 0, занимаемую одной молекулой ПАВ, вычислить величину удельной активной поверхности угля:

где N 0 число Авогадро Полученные результаты измерений и расчетов оформляют в виде таблицы 2.

t =...... 0 C Константа капилляра К = Объем пробы = 25 мл Установленный объем =...... мл Навеска угля 0,5 грамма На основании таблиц 1 и 2 сделать вывод об изменении поверхностного натяжения, величины адсорбции с увеличением концентрации ПАВ в растворе и сопоставить значения поверхностного натяжения и ' при равных исходных концентрациях ПАВ в растворе.

поверхностного натяжения 1. Дайте определение понятия адсорбции. Что такое изотерма, изостера и изопикна адсорбции.

2. Напишите уравнение изотермы адсорбции теории мономолекулярной адсорбции Ленгмюра. Объясните смысл входящих в него величин. При каких условиях это уравнение применимо.

3. Какие уравнения описывают зависимость поверхностного натяжения растворов ПАВ от концентрации. При каких условиях они применимы.

4. Как рассчитать толщину адсорбционного слоя и «посадочную» площадку молекул ПАВ, зная зависимость поверхностного натяжения от состава раствора.

5. Сформулируйте правило Дюкло–Траубе и поясните его физический смысл. При каком строении поверхностных пленок соблюдается это правило. В чем заключается обратимость этого правила.

Оптические свойства дисперсных систем. Турбидиметрия.

Ознакомление с турбодиметрическим методом определения размеров частиц дисперсных систем.

Задачи работы:

1. Сдача допуска к лабораторной работе 2. Проведение экспериментальной части 3. Оформление и защита отчета Обеспечивающие средства:

Фотоэлектроколориметр Кюветы длиной 1 – 5 см (указывается преподавателем) Весы лабораторные (аналитические) Плита электрическая Колба мерная емкостью 100 мл – 1 шт Стакан термостойкий емкостью 150 мл – 1 шт Стакан емкостью 50 мл – 4 шт Пипетка емкостью 10 мл – 2 шт 1. Рассчитать навеску вещества и приготовить раствор по заданным параметрам (указываются преподавателем) 2. Экспериментально определить размеры частиц заданной дисперсной системы 3. Произвести расчеты и сделать выводы в соответствии с полученными данными Требования к отчету:

1. Название и номер работы 2. Цель и задачи работы 4. Экспериментальные данные 6. Вывод о проделанной работе Технология выполнения работы:

Рассеяние света – изменение характеристик потока светового излучения при его взаимодействии с веществом. Единичный акт светорассеяния представляет собой поглощение падающего кванта света, который характеризуется энергией h, количеством движения hk и поляризацией µ, а затем испускание кванта, соответствующие характеристики которого h /, hk /, µ /. Приняты обозначения:

h постоянная Планка, частота, k волновой вектор. Если энергия испущенного и поглощенного кванта равны = /, светорассеяние называется рэлеевским или упругим. Оно и характерно для высокодисперсных систем. В противном случае наблюдается перераспределение энергии между излучением и веществом, светорассеяние называется неупругим.

Рэлей для упругого светорассеяния предложил теорию, согласно которой падающая световая волна возбуждает в частицах дисперсной фазы вынужденные колебания электрических зарядов, которые становятся источниками вторичных световых волн. Если частица мала по сравнению с длиной волны, совокупность колебаний в ней представляется, как колебание электрического диполя. Возникает индуцированный дипольный момент, который исключает колебания с частотой.

В результате теоретического рассмотрения Рэлеем предложено следующее уравнение:

где I P интенсивность света, рассеянного 1 см3 золя во всех направлениях;

n1 и n0 показатели преломления дисперсной фазы и дисперсионной среды, соответственно;

концентрация частиц в единице объема системы;

длина световой волны в данной среде, см = вакуум n вакуум n 0 ;

I 0 интенсивность падающего света.

Данное уравнение применимо при следующих условиях. Во-первых, радиус коллоидных частиц должен быть гораздо меньше длины волны, причем 2r 0,1, если рассматривается видимый свет, то r = 2 10 6 4 10 6 см. Во-вторых, вещество дисперсной фазы изотропно и не проводит электрический ток. В-третьих, коллоидный раствор должен быть разбавленным. В–четвертых, дисперсная система не должна поглощать свет. В-пятых, частицы должны быть шарообразны.

Вторая форма записи уравнения Рэлея:

где соб объемная концентрация дисперсной фазы.

Наконец, третья форма записи уравнения Рэлея в применении к одной частице и одному направлению:

где a расстояние от центра частицы до наблюдателя;

угол между направлением падающего и рассеянного луча.

При прохождении света через коллоидные растворы, удовлетворяющие условиям уравнения Рэлея, интенсивность падающего света ослабляется только в следствие светорассеяния, а поглощение света практически отсутствует. В этих условиях можно использовать пропорциональность интенсивности рассеянного света объемной концентрации дисперсной фазе и объему, а следовательно, третьей степени радиуса сферической частицы для экспериментального определения этих величин методами нефелометрии и турбидиметрии.

Рассмотрим слой коллоидного раствора длиной 1 см с сечением 1 см 2 (рис.10).

Рис. 10. Прохождение света через слой коллоидного раствора Выделим слой бесконечно малой длины dx. При прохождении через него интенсивность света (I ) уменьшается на величину dI, равную где мутность системы, см 1 (коэффициент экстинкции, способность системы рассеивать свет). Разделим переменные и проведем интегрирование:

где I 0 интенсивность падающего на слой света; I n интенсивность прошедшего света.

По закону сохранения энергии, интенсивность прошедшего света равна разности интенсивностей падающего и рассеянного света:

Подставляя уравнение (31) в уравнение (30), получим:

концентрации электролитов в системе. При высоких концентрациях электролитов или при введении многозарядных ионов ионный фактор х становится большим, а толщина = 1 х мала и стремится к нулю. В пределе = 0 и частица заряжена. В этом случае противоионы адсорбционного слоя полностью компенсируют поверхностный заряд ядра.

В результате достигается так называемое изоэлектрическое состояние, часто сопровождающееся потерей агрегативной устойчивости системы.

Написанная выше формула мицеллы является только качественной, она позволяет судить о структуре поверхностных ионных слоев, но непригодна для количественной характеристики состава коллоидных частиц.

В процессе коагуляции высокодисперсного золя гидроксида железа образуются сравнительно небольшие по размерам седиментационно устойчивые агрегаты. Поэтому исследование коагуляции частиц Fe(OH )3 удобнее всего проводить с помощью турбидиметрического метода. Применимость этого метода основывается на сильной зависимости интенсивности светорассеяния от размеров частиц. При коагуляции частиц она повышается, соответственно увеличивается оптическая плотность золя. Поскольку при прохождении светового потока через окрашенные золи часть света рассеивается, а часть поглощается, то при изучении коагуляции в таких системах методом турбидиметрии необходимо исключить поглощение света. Для золя Fe(OH )3 этого можно достичь, проводя измерения при красном светофильтре, т.е. при длине волны падающего света = 620 625 нм.

Порог быстрой коагуляции находят по пороговому объему электролита VК (мл), при котором оптическая плотность золя достигает максимального значения, а при дальнейшем добавлении электролита не изменяется (рис.20).

Значение с K рассчитывают по формуле:

где с ЭЛ концентрация введенного электролита, моль/л;

VЭЛ VЭЛ

Рис. 20. Зависимость оптической плотности золя от объема электролита-коагулянта VЭЛ Для предотвращения агрегации частиц и защиты гидрозолей и гидросуспензий от коагулирующего действия электролитов применяют высокомолекулярные соединения и коллоидные ПАВ, растворимые в воде, например белки, крахмал, декстрин. Их стабилизирующее действие основано на образовании на поверхности частиц дисперсной фазы адсорбционных гелеобразных пленок и связано как с уменьшением межфазного натяжения, так и со структурно-механическими свойствами поверхностных слоев.

Защитная способность полимеров или ПАВ относительно выбранного золя характеризуется защитным числом S количеством вещества, требуемого для стабилизации единицы объема золя. Защитное число S, как и порог коагуляции с K, определяют методом турбидиметрии. Защитное число S (г/л золя) вычисляют по уравнению:

где c СТ концентрация раствора стабилизатора, г/л;

V ЗАЩ объем раствора стабилизатора, необходимый для предотвращения коагуляции золя, мл.

Значение V ЗАЩ соответствует объему стабилизатора в золе, содержащем пороговый объем электролита, при котором на кривой зависимости D = f (VСТ ) появляется нижний горизонтальный участок (рис. 21).

VЗАЩ VСТ

Рис. 21. Зависимость оптической плотности золя от объема раствора стабилизатора VСТ Для экспериментального исследования конденсационного метода синтеза гидрозоля железа следует получить гидрозоль Fe(OH )3. Для его приготовления в термостойкой колбе доводят до кипения 250 мл дистиллированной воды, после чего приливают 10 мл 2%-ного раствора хлорида железа (III) FeCl3. Образовавшийся золь, красно-коричневого цвета, охлаждают до комнатной температуры под струей холодной воды или в емкости со льдом.

Электролитом является сульфат натрия Na 2 SO4 или ацетат натрия CH 3 COONa (указывается преподавателем).

В первой серии опыта исследуют коагуляцию золя гидроксида железа при введении в него раствора электролита путем измерения оптической плотности полученных систем.

В 10 колб вносят золь, дистиллированную воду и электролит в объемах, представленных в таблице 14.

Электролит вводят в каждую пробу золя за 3 мин непосредственно перед измерением оптической плотности.

№ пробы Объем золя, мл Объем H 2 О, мл Объем электролита, мл Проводят трехкратное измерение оптической плотности растворов на фотоэлектроколориметре, используя кюветы длиной 1 см при длине волны = 590 нм.

Раствором сравнения является дистиллированная вода. Измерения проводят, начиная с раствора с наименьшим объемом электролита.

Результаты измерений оформляют в виде таблицы 15, по данным которой строят графическую зависимость оптической плотности (по оси ординат) от объема электролита (по оси абсцисс).

По графику находят пороговый объем электролита VK, вызывающий быструю коагуляцию золя, и по формуле (47) рассчитывают значения с K.

Во второй серии опыта определяют защитное число полимера – желатины относительно золя Fe(OH )3.

В 10 колб вносят золь, раствор желатины и электролит в объемах, представленных в таблице 16.

Общий объем пробы составляет 20 мл и должен быть одинаковым для всех проб.

Объем дистиллированной воды высчитывается в зависимости от объема золя, раствора желатины и электролита.

Электролит-коагулятор добавляют через 10 – 15 мин после введения в пробу раствора желатины (это способствует адсорбции раствора желатины на частицах золя) и вводят в каждую пробу золя за 3 мин непосредственно перед измерением оптической плотности.

Проводят трехкратное измерение оптической плотности растворов на фотоэлектроколориметре, используя кюветы длиной 1 см при длине волны = 590 нм.

Раствором сравнения является дистиллированная вода. Измерения проводят, начиная с раствора с наименьшим объемом раствора желатины.

Результаты измерений оформляют в виде таблицы 17.

Оптическая плотность золя D сред По данным таблицы 15 строят графическую зависимость оптической плотности (по оси ординат) от объема раствора желатины (по оси абсцисс), находят объем раствора желатины V ЗАЩ, необходимый для предотвращения коагуляции золя и по формуле (48) рассчитывают защитное число S.

1. Какой процесс называют коагуляцией. Чем завершается процесс коагуляции.

Какими способами можно вызвать коагуляцию лиофобной коллоидной системы.

2. Что называют быстрой и медленной коагуляцией. Какова взаимосвязь между скоростью коагуляции и видом потенциальной кривой взаимодействия частиц.

3. Каково различие между нейтрализационной и концентрационной коагуляцией лиофобных золей электролитами. Как влияет заряд коагулирующего иона на порог быстрой коагуляции.

4. Действием каких факторов обеспечивается агрегативная устойчивость лиофобных дисперсных систем. Какие вещества используют в качестве стабилизаторов этих систем.

5. В чем заключается сходство и различие суспензий и лиозолей.

III. Методические указания к самостоятельной работе студентов Целью преподавания дисциплины «Поверхностные явления и дисперсные системы» является знакомство студентов специальности 240406 «Технология химической переработки древесины» с основными разделами курса и обеспечение теоретической подготовки, необходимой для того, чтобы полноценно ориентироваться в процессах, протекающих в природных и технологических системах с целью снижения их техногенного воздействия на окружающую среду. Знания и практические навыки, полученные в курсе «Коллоидная химия» должны помочь будущим специалистам – инженерам в их практической работе.

В результате изучения курса «Поверхностные явления и дисперсные системы»

студент должен иметь представление:

- о коллоидных системах (признаки, классификация, значение в природе и технике);

- об оптических свойствах коллоидных систем (светорассеяние, светопоглощение, применение данных свойств при изучение дисперсных систем);

- о молекулярно-кинетических свойствах (диффузия, седиментационная устойчивость и седиментационный анализ, осмос);

- о поверхностных явлениях и адсорбции (природа адсорбционного взаимодействия, теории мономолекулярной и полимолекулярной адсорбции, поверхностно-активные и инактивные вещества, поверхностная активность, строение и свойства адсорбционных слоев);

- о электрических свойствах дисперсных систем (образование и строение ДЭС, теории ДЭС, ЭКП и влияние различных факторов на ЭКП, электрокинетические явления);

- о способах получения, очистки и свойствах дисперсных систем (конденсационные и диспергационные методы, строение коллоидных мицелл);

- об агрегативной устойчивости и коагуляции дисперсных систем (виды устойчивости, факторы устойчивости, кинетика коагуляции, особые явления при коагуляции);

- о структурообразовании в дисперсных системах (возникновение и особенности структур, структурная вязкость);

- о системах с жидкой, газообразной и твердой дисперсионной средой;

знать и уметь использовать:

основные принципы формирования коллоидных систем, их свойства и способы изучения;

методы количественного и качественного анализа (седиментационный, оптические методы, химический) для оценки качественных показателей как сырья, так и производимого продукта.

Методические рекомендации по самостоятельной подготовке теоретического материала по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы»

Самостоятельная работа студентов по изучению отдельных тем дисциплины включает поиск учебных пособий по данному материалу, проработку и анализ теоретического материала, самоконтроль знаний по данной теме с помощью следующих вопросов и заданий.

Раздел 1. Дисперсные системы Дайте характеристику отличительных Понятие о коллоидных признаков дисперсных систем: гетерогенность, системах и определение раздробленность. Покажите связь коллоидной коллоидной химии как науки. химии с защитой окружающей среды. Что Признаки коллоидных систем. такое удельная поверхность и дисперсность?

Мера дисперсности. Как выражается концентрация дисперсной Гетерогенность коллоидных фазы? Приведите классификацию, обозначения систем как основное отличие их от и название дисперсных систем в зависимости от молекулярных растворов. Влияние агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсности на свойства дисперсионной среды. Охарактеризуйте дисперсных систем. коллоидные (высокодисперсные) системы как Классификация коллоидных и разновидность дисперсных систем. Приведите микрогетерогенных систем по классификацию дисперсных систем в агрегатному состоянию зависимости от размера частиц и вида дисперсной фазы и дисперсионной дисперсной фазы. В чем отличие среды. Классификация коллоидных монодисперсной системы от полидисперсной?

и микрогетерогенных систем по Как определить размеры частиц неправильной взаимодействию дисперсной фазы формы (привести к одному эквивалентному Классификация коллоидных и высокодисперсных систем. Объясните микрогетерогенных систем по происхождение термина коллоидная химия.

взаимодействию между частицами. Какова роль дисперсных систем и коллоидных Значение коллоидных систем и процессов а природе и технике?

коллоидных процессов в природе и технике.

Раздел 2. Поверхностная энергия Чем вызвана нескомпенсированность Некомпенсированность сил межмолекулярного взаимодействия на границе молекулярного взаимодействия на раздела фаз? Укажите причины появления границе раздела фаз. избытка поверхностной энергии. Что такое Поверхностное натяжение удельная свободная поверхностная энергия? Что удельная энергия Гиббса такое поверхностное натяжение и как его поверхности. Пути снижения можно выразить через термодинамические энергии Гиббса на границе раздела функции состояния? Как выразить изменение фаз. Поверхностные явления и их энергии Гиббса для поверхности раздела фаз?

коллоидных систем прохождении луча света через дисперсную при прохождении луча света через флуоресценция? Как экспериментально отдисперсные системы. личить опалесценцию от флуоресценции?

эффект Тиндаля. Уравнение Рэлея, проанализируйте его. Почему для границы его применимости и его светомаскировки применяют синий цвет, а для анализ. Определение размеров сигнализация в тумане - красный? Как коллоидных частиц белых золей определить размеры и концентрацию частиц оптическими методами. Оптические дисперсной фазы при помощи нефелометра?

Диффузия в истинных системы, а не на все дисперсные системы?

растворах и в коллоидных системах. Укажите причины броуновского Уравнение Эйнштейна и уравнение движения. Как определить средний геоЭйнштейна Смолуховского. метрический сдвиг частиц? Определите Осмос. Осмотическое давление. причины и виды диффузии. Приведите примеры Особенности осмотического диффузии. Что такое градиент концентрации, давления лиозолей. скорость диффузии и коэффициент диффузии?

Седиментационная устойчивость Что такое осмос, его причины и следствия? Как коллоидных систем. зависит осмотическое давление от размеров Седиментационный анализ частиц дисперсной фазы коллоидных растворов?

полидисперсных систем. Закон Что такое устойчивость и в чем Стокса и границы его особенность седиментационной (кинетической) и применимости. Интегральная и агрегативной устойчивости дисперсных систем?

дифференциальная кривые В чем заключается гипсометрический седиментации закон распределения концентрации дисперсной Раздел 5. Адсорбция на границе Сформулируйте основные положения Физическая адсорбция и изотермы адсорбции Лэнгмюра. Как определить хемосорбция. Природа величину Г графическим способом, если адсорбционного взаимодействия. известен ряд значений Г и С? Как по величине Количественное выражение константы Г вычислить поверхность адсорбции. Основы теории адсорбента (в м2/кг)?

мономолекулярной адсорбции. Напишите уравнения Гиббса, Лэнгмюра Уравнение Ленгмюра и его анализ. и Фрейндлиха при адсорбции газов на адсорбции Поляни. Уравнение мономолекулярной и полимолекулярной изотермы полимолекулярной адсорбции? Приведите графические адсорбции по теории БЭТ. изображения различных изотерм адсорбции. В Эмпирическое уравнение изотермы чем особенности физической и химической адсорбции Фрейндлиха, область его адсорбции?

применимости.

жидкость (раствор) – газ гидрофобные поверхности. Приведите примеры.

Поверхностное натяжение Как можно "гидрофилизировать" поверхность.

растворов. Поверхностно-активные В чем особенности структуры молекул и инактивные вещества. ПАВ? Как ориентируются эти молекулы в Адсорбционное уравнение Гиббса и адсорбционном слое на границе вода-воздух?

его анализ. Поверхностная Что такое адсорбция и чем она вызвана?

Уравнение Шишковского. Связь поверхностная энергия и химический потенмежду уравнениями Гиббса, циал адсорбата в процессе адсорбции?

Лэнгмюра и Шишковского. Напишите уравнение изотермы адсорбции адсорбционных слоев. Ориентация Что такое теплота адсорбции?

дифильных молекул. Весы Охарактеризуйте понятия дифференциальная жидкость (раствор) – твердое тело электролитов твердыми адсорбентами? Как Молекулярная адсорбция из влияют на адсорбцию природа растворителя, растворов, влияние природы природа и пористость адсорбента? В чем адсорбента, растворителя и причина и суть адсорбционного понижения растворенного вещества. Правило прочности? В чем сущность методов Траубе для адсорбции на твердой хроматографического анализа? Почему поверхности. Ориентация молекул гидрофобные вещества (уголь, графит) лучше ПАВ в поверхностном слое. адсорбируют поверхностно-активные вещества Адсорбция из растворов (ПАВ) из водных растворов, а гидрофильные веэлектролитов. Правило Фаянса – щества (силикагель) - из углеводородных Раздел 8. Адгезия и когезия Что такое адгезия, аутогезия и когезия?

Термодинамические основы адгезии как компенсации избытка свободной адгезии. Работа адгезии. Адгезия на поверхностной энергии. Что такое краевой угол границе твердое тело – жидкость. смачивания и как он определяется? Что такое Смачивание. Краевой угол адгезия жидкости и смачивание, гидрофобные смачивания. Уравнение Юнга. (лиофобные) и гидрофильные (лиофильные) Влияние ПАВ на смачивание. поверхности? В чем особенности адгезии Гидрофилизация и гидрофобизация твердых тел и как зависит адгезия от формы и поверхности. Практическое размеров твердого тела? Приведите примеры значение адгезии и смачивания адгезии.

(флотация).

Раздел 9. Электрические свойства Рассмотрите причины возникновения Образование и строение раздела твердое тело-жидкость. Как связать двойного электрического слоя на возникновение заряда на границе твердое тело границе раздела фаз. Потенциал жидкость с изменением поверхностной энергии?

поверхности. Распределение Как изменяется поверхностное Натяжение в электрического слоя. Теория условиях направленное движение коллоидных Гельмгольца – Перрена. Теория Гуи частиц в электрическом поле отсутствует? Какое Электрокинетический потенциал. явление называется электроосмосом?

электрокинетический потенциал. электрического слоя. Что такое - и Изменение двойного электического потенциал? Что такое граница скольжения и слоя и электрокинетического дзета-потенциал двойного электрического слоя, потенциала под действием возникающего на границе твердое тело электролитов. Количественное жидкость? Что такое потенциал седиментации и Электрокинетические явления, их строение имеет двойной электрический слой практическое применение. мицеллы? Рассмотрите строение мицеллы золя Раздел 10. Получение и свойства Какие существуют способы получения дисперсных систем дисперсных систем? Как связаны условия Методы получения самопроизвольного и несамопроизвольного коллоидных систем. Строение диспергирования с поверхностной энергией?

очистки коллоидных систем диспергирования и работа диспергирования?

Раздел 11. Агрегативная В чем особенности эптропийноустойчивость и коагуляция энтальпийного фактора устойчивости дисдисперсных систем персных лиофильных и лиофобных систем? Что Виды устойчивости такое расклинивающее давление и каковы его дисперсных систем. Лиофильные и причины? Как связаны между собой лиофобные дисперсные системы. агрегативная устойчивость и дзета-потенциал?

Факторы устойчивости дисперсных Что следует понимать под термином адсорбционно-сольватный, адсорбционно-сольватный и структурноэнтропийный, структурно- механический факторы устойчивости лиофобных механический). Кинетика дисперсных систем?

коагуляции. Быстрая и медленная Объясните основы теории ДЛФО электролитами, ее основные изменяется сила взаимодействия в зависимости закономерности. Особые явления от расстояния между частицами на основе теории при коагуляции электролитами: ДЛФО?

явление неправильных рядов, Какое ограничение принято в теории антогонизм и синергизм коагуляции Смолуховского и в дисперсных системах связнодиспсрсными и свободнодисперсыыми?

особенности структур в коллоидных кристаллизационных контактов между частисистемах. Коагуляционные и цами?

кристаллизационные структуры. зависит от концентрации дисперсной фазы?

Структурная вязкость. Уравнение Рассмотрите условия применимости уравнения концентрации дисперсной фазы. систем? Какие виды деформации характерны Раздел 13. Системы с жидкой, Охарактеризуйте аэрозоли как дисперсные газообразной и твердой системы типа т/г и ж/г. Что такое дым, пыль, дисперсионной средой туман, смог, аэрозольная пена? Как определяется Общая характеристика частичная и массовая концентрация аэрозолей?

аэрозолей, пен и порошков. Их Каким образом образуются аэрозоли? В чем классификация и свойства. особенности седиментационно-агрегативной Агрегативная устойчивость, методы устойчивости аэрозолей? Укажите причины получения и способы их перемещеия аэрозолей в воздушном потоке и разрушения. Практическое значение осаждение аэрозолей на препятствия. Что такое Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к лабораторным работам по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы»

Самостоятельная работа студентов по подготовке к лабораторным работам, оформлению отчетов и защите лабораторных работ включает проработку и анализ теоретического материала, описание проделанной экспериментальной работы с приложением графиков, таблиц, расчетов, а также самоконтроль знаний по теме лабораторной работы с помощью следующих контрольных вопросов и заданий.

Название лабораторной работы Контрольные вопросы и задания Измерение поверхностного 1. Дайте определение понятия адсорбция.

натяжения жидкостей по методу Что такое изотерма, изостера и изопикна наибольшего давления газовых адсорбции.

Оптические свойства дисперсных 1.Перечислите оптические свойства систем. Турбидиметрия дисперсных систем.

Определение оптимальных 1.Дать определение коагуляции условий осветления и 2.На основе теории ДЛФО объяснить, обесцвечивания природных вод почему в качестве коагулянта используется Определение изоэлектрической 1.По какому признаку дисперсные системы точки раствора желатины по делят на лиофобные и лиофильные. Чем зависимости вязкости и мутности объяснить самопроизвольное возрастание Седиментационный анализ 1.Назовите методы дисперсионного анализа полидисперсных систем методом и укажите область их применения. Для каких Синтез гидрозоля гидроксида 1.Какой процесс называют коагуляцией.

железа, изучение условий его Чем завершается процесс коагуляции. Какими стабилизации и коагуляции способами можно вызвать коагуляцию коагуляцией лиофобных золей электролитами.

Как влияет заряд коагулирующего иона на порог быстрой коагуляции.

обеспечивается агрегативная устойчивость лиофобных дисперсных систем. Какие стабилизаторов этих систем.

5. В чем заключается сходство и различие суспензий и лиозолей.

Рубежный контроль осуществляется в форме теста. При подготовке следует использовать материал лекций, лабораторных работ, различную литературу. Каждый вопрос теста имеет степень сложности от 1 до 5. За тестовую работу студент получает оценку «отлично» (правильно отвечает на вопросы по всем темам или набирает 95% баллов), «хорошо» (набирает 70-95% баллов), «удовлетворительно» (набирает от51до70% баллов), «неудовлетворительно» (набирает менее50% баллов).

1.Агрегативная устойчивость коллоидной системы носит:

1. кинетический и термодинамический характер 2. кинетический характер 3. термодинамический характер 4. не кинетический и не термодинамический характер 2. Теория кинетики коагуляции Смолуховского применима для … 1. монодисперсных золе, любое соударение частиц в которых приводит к их слипанию 2. полидисперсных золей, любое соударение частиц в которых приводит к их слипанию 3. золей, не любое сближение частиц в которых приводит к их слипанию 4. монодисперсных золей с медленной коагуляцией 3. Правило Шульце – Гарди устанавливает зависимость между коагулирующей силой иона и его:

1. молекулярным весом 4. валентностью 4.В рамках теории коагуляции электролитами ДЛФО нейтрализационный тип коагуляции наблюдается у золей:

1. с сильно заряженными частицами, обладающими сравнительно высокими значениями 0 - потенциала 2. с сильно заряженными частицами, обладающими сравнительно низкими значениями 0 - потенциала 3. со слабо заряженными частицами, обладающими сравнительно низкими значениями 0 - потенциала 4. с сильно заряженными частицами, обладающими сравнительно низкими значениями ЭКП 5.Коллоидная химия – это наука о свойствах:

1. гетерогенных высокодисперсных систем и о протекающих в них процессах 2. различных природных систем и о протекающих в них процессах 3. и термодинамической устойчивости гетерогенных высокодисперсных систем 4. высокодисперсных систем и процессах протекающих в водных растворах 6.Уравнение Гиббса устанавливает связь между избытком адсорбированного вещества Г, концентрацией ПАВ в растворе с и поверхностным натяжением 1. утверждение неверно 2. не относится к описанию процессов адсорбции 3. Уравнение Гиббса устанавливает связь между концентрацией ПАВ в растворе с и поверхностным натяжением 4. утверждению верно 7.К коллоидным системам относятся системы, у которых значение поперечного размера частиц лежит в пределах:

4. до нескольких мкм 8.Правило Дюкло – Траубе устанавливает причинную зависимость:

1. поверхностной активности и разветвленности углеводородного радикала 2. поверхностной активности и длины углеводородного радикала 3. растворимости и длины углеводородного радикала 4. поверхностной активности и дифильности молекулы 9.Уравнение Рэлея применимо для … 1. любых коллоидных систем 2. систем, частицы в которых имеют размер не более 0,1 длины световой волны 3. систем, частицы в которых имеют сферическую форму, не проводят электрический ток и имеют размер не более 0,1 длины световой волны 4. систем, проявляющих явление светорассеяния (дифракции) и абсорбции света 10.Посредством весов Ленгмюра определяется:

1. размер молекулы поверхностно-инактивного вещества 2. размер и форму молекулы поверхностно-инактивного вещества 3. молекулярный вес поверхностно-активного вещества 4. размер и форму молекулы поверхностно-активного вещества 11.Метод турбидиметрии определения размера частиц основан на способности коллоидных систем:

1. ослаблять интенсивность проходящего света в результате светорассеяния 2. ослаблять интенсивность проходящего света в результате преломления и отражения 3. ослаблять интенсивность отраженного света в результате преломления и рассеяния 4. ослаблять интенсивность рассеянного света в результате поглощения 12.К электрокинетическим явлениям относятся:

1. электрофорез, электроосомос, потенциал седиментации, потенциал течения 2. электролиз, электоосмос, потениал седиментации, потенциал течения 3. электрофорез, электроосмос, потенциал ДЭС, потенциал течения 4. электрофорез, электроосмос, электродиализ, потенциал течения 13.Уравнение Эйнштейна-Смолуховского определяет зависимость величин:

1. коэффициента диффузии, вязкости, температуры и радиуса 2. среднего квадратичного значения проекции смещения частицы и ее массы 3. среднего квадратичного значения проекции смещения частицы, температуры, времени, вязкости и радиуса 4. коэффициент трения, среднего квадратичного значения проекции смещения частицы, температуры 14.Электрокинетические явления проявляются в случае, если частица:

1. обладает двойным электрическим слоем 2. электронейтральна 3. имеет положительный заряд 4. имеет отрицательный заряд 15.Седиментационной или кинетической устойчивостью системы является:

1. способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц по всему объему 2. способность дисперсной системы сохранять размерный параметр частиц 3. способность дисперсной системы сохранять численную концентрацию частиц 4. способность дисперсной системы сохранять седиментационный поток частиц 16.Причину изменения знака электрокинетического потенциала при введении в систему многовалентных ионов, заряд которых противоположен по знаку заряду дисперсной фазы объясняет теория… 2. Гельмгольца и Перрена 4. Фрейндлиха 17.Полидисперсными системами являются системы, в которых частицы:

1. имеют различные размерные параметры 2. имеют достаточно узкое распределение размерных параметров 3. равномерно распределены по всему объему 4. имеют один и тот же размер 18.При введении в коллоидную систему индифферентного электролита 1. происходит увеличение заряда частиц 2. система перейдет в изоэлектрическое состояние 3. произойдет сжатие ДЭС 4. частица перейдет в нейтральное состояние 19.Основными положениями теории мономолекулярной адсорбции Ленгмюра являются:

1. адсорбция локализована и вызвана силами близкими к химическим; адсорбция происходит на активных центрах; активный центр, адсорбируя молекулу адсорбтива, становится неактивным; адсорбированные молекулы адсорбтива находятся в динамическом равновесии с другими молекулами адсорбтива 2. адсорбция локализована и вызвана силами физической природы; адсорбция происходит на активных центрах; активный центр, адсорбируя молекулу адсорбтива, становится неактивными; адсорбированные молекулы адсорбтива находятся в динамическом равновесии с другими молекулами адсорбтива 3. адсорбция локализована и вызвана силами, близкими к химическим; адсорбция происходит на активных центрах; активный центр, адсорбируя молекулу адсорбтива, сохраняя активность, способны образовывать последующие слои из молекул адсорбтива;

адсорбированные молекулы адсорбтива находятся в динамическом равновесии с другими молекулу адсорбтива 4. адсорбция локализована и вызвана силами, близкими к химическим; адсорбция происходит на активных центрах; активный центр, адсорбируя молекулу адсорбтива, становится нективными; адсорбированные молекулы адсорбтива закрепляются на поверхности и удерживаются на ней.

20.Уравнение Гельмгольца-Смолуховского определяет:

1. скорость электрокинетического переноса 2. скорость электролитического переноса 3. скорость изменения электрокинетического потенциала 4. скорость электрофоретического переноса 1. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы, по размерам частиц.

2. Поверхность раздела фаз. Поверхностное натяжение – удельная энергия Гиббса поверхности. Пути снижения энергии Гиббса на границе раздела фаз.

3. Физическая адсорбция и хемосорбция. Природа адсорбционного взаимодействия. Количественное выражение адсорбции.

4. Основы теории мономолекулярной адсорбции. Уравнение Лэнгмюра и его анализ.

5. Уравнение изотермы полимолекулярной адсорбции по теории БЭТ.

6. Эмпирическое уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха, область его применимости.

7. Поверхностное натяжение растворов. Поверхностно-активные и инактивные вещества.

8. Адсорбционное уравнение Гиббса и его анализ. Поверхностная активность.

9. Правило Траубе. Уравнение Шишковского.

10. Связь между уравнениями Гиббса, Лэнгмюра и Шишковского.

11. Строение и свойства адсорбционных слоев. Ориентация дифильных молекул.

12. Молекулярная адсорбция из растворов, влияние природы адсорбента, растворителя и растворенного вещества.

13. Правило Траубе для адсорбции на твердой поверхности. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое.

14. Адсорбция из растворов электролитов. Правило Фаянса-Панета.

15. Ионообменная адсорбция, ее особенности и практическое применение.

16. Принцип хроматографии.

17. Образование и строение двойного электрического слоя на границе раздела фаз.

18. Потенциал поверхности. Распределение потенциала двойного электрического слоя.

19. Электрокинетический потенциал. Изменение двойного электрического слоя и электрокинетический потенциал под действием электролитов.

20. Получение гидрозолей методом химической конденсации и гидролиза.

21. Строение коллоидных мицелл.

22. Электрокинетические явления: электрофорез, электроосмос, их практическое применение.

23. Виды устойчивости дисперсных систем. Лиофильные и лиофобные дисперсные системы.

24. Факторы устойчивости дисперсных систем (электростатический, адсорбционно-сольватный, энтропийный, структурно-механический).

25. Коагуляция лиофобных дисперсных систем.

26. Быстрая и медленная коагуляция. Теория Смолуховского.

27. Основы теории ДЛФО.

28. Коагуляция электролитами, ее основные закономерности.

29. Признаки дисперсионных систем.

30. Гетерокоагуляция.

31. Практическое значение коагуляционных явлений.

32. Седиментационный анализ полидисперсных систем. Закон Стокса и границы его применения.

33. Светорассеяние. Уравнение Рэлея, границы его применимости.

34. Определение размеров коллоидных частиц белых золей оптическими методами.

35. Строение и размер молекул коллоидных ПАВ.

36. Факторы, влияющие на переход мицеллярной формы в молекулярную.

37. Виды мицелл в растворе. Солюбилизация.

38. Уравнение Эйнштейна.

39. Эмульсии – классификация, основные свойства и практическое использование.

40. Пены – классификация, основные свойства и практическое использование.

Аэрозоли - классификация, основные свойства и практическое использование 1. Мягченков, В. А. Поверхностные явления и дисперсные системы [Текст] : учеб.

пособие для студ. вузов по химико-технол. спец. / В. А. Мягченков. – 2-е изд., перераб. – Москва : КолосС, 2007. – 187 с. – (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений).

Дополнительная учебная, учебно-методическая литература 1. Гельфман, М. Коллоидная химия [Текст] : учебное пособие / М. Гельфман, С.

Ковалевич, В. Юстратов. – 4-е изд., стер. – Санкт-Петербург : Лань, 2008. – 336 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература).

2. Кругляков, П. М. Физическая и коллоидная химия [Текст] : учеб. пособие для студ., обучающихся по строительным спец. / П. М. Кругляков, Т. Н. Хаскова. – 2-е изд., испр. – Москва : Высш. шк., 2007. – 319 с.

3. Сумм, Б. Д. Основы коллоидной химии [Текст] : учеб. пособие для студ., обучающихся по спец. "Химия" / Б. Д. Сумм. – Москва : Академия, 2009. – 240 с.

4. Физическая и коллоидная химия. Практикум [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов, обучающихся по направлениям «Техносферная безопасность»

(профиль «Инженерная защита окружающей среды»), «Строительство» (профиль «Производство строительных материалов, изделий и конструкций»), «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов» (профиль «Автомобильные дороги и аэродромы») / П. М. Кругляков [и др.] ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Санкт-Петербург :

Лань, 2013. – 288 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – Режим доступа:

http://e.lanbook.com/view/book/5246/.

5. Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии [Электронный ресурс] : учебник / Д. А. Фридрихсберг ; Издательство "Лань" (ЭБС). – Изд. 4-е, испр. и доп. – СанктПетербург : Лань, 2010. – 416 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/4027/.

Щукин, Е. Д. Коллоидная химия [Текст] : учеб. для студ. вузов, обучающихся по спец. "Химия" и направлению "Химия" / Е. Д. Щукин, А. В. Перцов, Е. А. Амелина. – 5-е изд., испр. – Москва : Высш. шк., 2007. – 444 с.

1. Журнал физической химии [Текст]. – Выходит ежемесячно.

2010 № 1-6;

2. Нанотехнологии: наука и производство [Текст] : научно-популярный журнал. – Выходит ежеквартально.

2008 № 4;

3. Новый справочник химика и технолога. Основные свойства неорганических, органических и элементоорганических соединений [Текст] : научное издание / [ред. Н. К.

Скворцов [и др.]. – Санкт-Петербург : Профессионал, 2007. – 1276 с.

4. Свойства неорганических соединений [Текст] : справочник / А. И. Ефимов. – Ленинград : Химия, 1983. – 392 с.