Міністерство освіти і науки РФ
Державна освітня установа
Вищої професійної освіти
Воронезький державний університет
Кафедра фізичної хімії
Реферат
Тема: В«Поверхневіявища та колоїдна хімія В»
Виконав
Студент 2-го курсу 2-ї групи
Біолого-грунтового факультету
Ларченков Володимир Михайлович
Перевірив: проф. Калужина Світлана Анатоліївна
Воронеж, 2010 рік
Зміст
Поверхневі явища
Властивості межфазовой кордону. Поверхневий натяг
Адгезія і когезія
Смачваніе
Адсорбція
Адсорбція на однорідної плоскої поверхні розділу фаз - вповерхневому шарі рідин
Поверхнево-активні речовини. Правило Дюкло-Траубе
Адсорбція на твердій поверхні
мономолекулярних адсорбція на твердій поверхні. Рівнянняізотерми Ленгмюра
полімолекулярних адсорбція. Рівняння БЕТ
Рівняння ізотерми адсорбції Фрейндліха
Вид ізотерм адсорбції за класифікацією БДДТ
Іонна адсорбція. Іоніти. Подвійний електричний шар
Хроматографія
Колоїдна хімія. Дисперсні системи
Ліофільні і ліофобних золи. Отримання ліофобних золів
міцелярно теорія колоїдів
Стійкість і коагуляція ліофобних золів
Седиментація. Коефіцієнт Сведберга
Оптичні властивості колоїдів
Молекулярно-кінетичні властивості колоїдів. Броунівськийрух
Поверхневі явища
Фаза - це частина гетерогенної системи, однорідна за хімічнимскладом та фізичними властивостями і обмежена від решти системи кордономрозділу. Явища, що відбуваються на межі розділу двох фаз, називаються поверхневимиявищами.
Властивості межфазовой кордону.Поверхневий натяг
На межі розділу фаз кожна змежують фаз має надлишок потенційної енергії, який називається поверхневаенергія. Прагнення речовини зменшити поверхневу енергію - поверхневенатяг у. Існує воно тому, що стан молекули всередині фази і на їїкордоні різному:
1.Усередині фазимолекула оточена іншими такими ж молекулами. Силові поля цих молекулповністю компенсовані один одним, молекули зв'язані між собою однаково
2.На кордонірозділу фаз молекули розглянутої фази одночасно взаємодіють змолекулами як своєї, так і іншої фази, причому характер взаємодії міжмолекулами різних фаз інший, ніж між молекулами однієї фази. Це призводитьдо того, що молекули розглянутої фази В«виштовхуютьсяВ» з своєї фази віншу або сильніше притягуються до молекул іншої фази, ніж до В«своїхВ»молекулам
3.Поверхневенатяг - це величина вільної енергії Гіббса на одиницю поверхніречовини. Прагнення речовини зменшити цю величину призводить домимовільного скорочення кордону розділу фаз. Приклади: кругла форма краплірідини за відсутності впливів з боку (в невагомості, при достатньомалому об'ємі рідини (поверхневий натяг сильніше сили тяжіння)),коагуляція, коалесценція та ін
4.Якщо площаповерхні дорівнює Щ, то при Р, Т = const
у = (dG/dЩ) P , T , nj (1)
Щ = Щ уд V (2),
де Щ уд - питомаповерхня фази. Для сферичних частинок
Щ уд = 6/d (3),
d - діаметр частинок
5.Експериментальноможна визначити лише величину поверхневого натягу. Існують статичніі полустатіческіе (метод відриву кільця) методи
Адгезія і когезія
1.Адгезія - цезчеплення один з одним поверхонь різнорідних тіл. Когезія - це зчепленняодин з одним поверхонь одного тіла. Обумовлені дані явищаміжмолекулярними взаємодіями
2.Робота когезії W c - це робота, витрачається наподолання сил зчеплення між молекулами однорідної рідини і призводить довиникнення двох нових поверхонь розділу фаз газ-рідина. W c = 2у. Робота адгезії W а - це робота, витрачається на подолання силзчеплення між молекулами двох різних рідин на площі контакту 1 м 2 .Для рідин А і В:
W а = у А + у В - у АВ (4)
3.Розтіканнярідини А по поверхні рідини В можливо в тих випадках, коли енергіявзаємодії молекул рідини А один з одним менше енергії взаємодіїмолекул рідини А з молекулами рідини В. Висока робота адгезії спостерігаєтьсяу клеїв, по адгезійним властивостям розрізняються нормальні і ракові клітини
Змочування
1.Змочування - цеявище на межі розділу рідкої і твердої фаз, що полягає в розтіканнірідини по поверхні твердого тіла, просоченні пористих тіл і порошків зутворенням меніска за рахунок взаємодій молекул рідкої і твердої фаз
2.Якщо поверхневенатяг на межі газ-рідина дорівнює у ж-г , поверхнева енергіяна кордоні тверда речовина-рідина у тв-р , поверхнева енергіятвердої поверхні у тв , то існує такий кут і, що
у тв - у тв-р + у ж-г cosі = 0 (5)
Це - крайовий кут змочування (кутміж напрямком сили поверхневого натягу на межі газ-рідина ітвердою поверхнею)
3.Критерійзмочування
В = cosі (6)
4.З формули
B = (2 W а - W c )/W c (7)
випливає, що чим більша різниця міжроботою адгезії і роботою когезії даної рідини відносно даної речовини,тим краще дана рідина змочує дана речовина. Це означає, що рідинабуде добре змочувати речовина, якщо енергія взаємодії молекул рідиниміж собою менше енергії взаємодії молекул рідини і твердоїповерхні
Адсорбція
1.Адсорбція - цеконцентрування речовини на межі розділу фаз в результаті йогомимовільного переходу даної речовини з обсягу фази. Адсорбційнерівновага визначається тяжінням молекул до поверхні іншої фази ітепловим рухом, прагнучим відновити рівність концентрацій вповерхневому шарі і обсязі фази
2.Спостерігаєтьсяадсорбція на поверхнях розділу наступних фаз: тверда речовина-рідина,тверда речовина-газ, рідина-рідина, рідина-газ. Адсорбент - твердеречовина, на поверхні якого відбувається адсорбція. Адсорбтів (адсорбат) -речовина, концентрується на межі розділу фаз
3.Адсорбція -окремий випадок сорбції. Якщо на межі розділу фаз речовина поглинається врезультаті утворення хімічних сполук, це хемосорбция. Якщо речовинапоглинається об'ємом іншої фази, це абсорбція
4.Розрізняють двавипадку адсорбції: адсорбція на твердій поверхні і адсорбція в поверхневомушарі рідини.
Адсорбція на однорідної плоскоїповерхні розділу
фаз - в поверхневому шарі рідин.
1.Даний процесописується рівнянням ізотерми адсорбції Гіббса
2.При контакті двохрідких фаз утворюється міжфазна область, товщина якої відповідаємолекулярним розмірами. Та як її виміряти неможливо, для усуненняневизначеності вводиться умовна розділяє поверхню з площею O
3.Тодіповерхнева енергія системи дорівнює
G ( s ) = Уo + ОЈм i n i ( s ) (8)
4.Шляхом розрахунківотримуємо
dy =-еdT - ОЈГ i dм i (9)
5.При подальшихрозрахунках виходити з припущення, що адсорбція розчинника відсутня
6.Рівнянняізотерми адсорбції Гіббса Г i = - (A i /RT) (dу/da i ), Г i - надмірна кількість речовини i, віднесене до одиничної поверхні,a i - його активність
7.Експериментальнідані дають хороше якісне згоду з рівнянням ізотерми адсорбціїГіббса, підвищення точності вимірювань підтверджує справедливість даногорівняння
(рис.1, 2)
8.На малюнку праворучзображена ізотерма адсорбції поверхнево-активної речовини на кордонірозчин-пар, Г - число молей поверхнево-активної речовини в поверхневомушарі, Г 0 - максимально можлива концентрація поверхнево-активноїречовини в поверхневому шарі, на малюнку ліворуч зображ...