Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления....
-
Upload
olegkozaderov -
Category
Education
-
view
702 -
download
1
Transcript of Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления....
![Page 1: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/1.jpg)
Физико-химия дисперсных систем
Лекция 1. Термодинамика поверхностных явлений
![Page 2: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/2.jpg)
О курсе
Итоговая аттестация – ЗАЧЕТ (тест в июне)
Промежуточные аттестации:
самостоятельное решение задач на семинарах
тестирование в MOODLE по каждой теме
Допуск к зачету:
Выполнение и защита всех лабораторных работ на практикуме
Выполнение самостоятельных работ (не менее 60%)
Промежуточное тестирование
Сдают зачет УСТНО:
прогульщики лекций, семинаров и тестов
получившие хотя бы один незачет по промежуточным тестам
2
![Page 3: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/3.jpg)
О курсе
Рекомендуемые методические материалы
Сайт http://kozaderov.ru
БАКАЛАВРЫ – ХФММ – ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
Рабочая программа
Презентации лекций
Рекомендуемая литература
Сборник упражнений и задач
Методичка для практикума
Как оформляется отчет по лабораторной работе
Как рассчитать доверительный интервал
Рекомендуемые справочники
Учебные видеофильмы
Ссылка на курс в MOODLE (для прохождения тестирования)
3
![Page 4: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/4.jpg)
Дисперсные системы
гетерогенные системы двухфазные
многофазные
по крайней мере одна из фаз находится в дисперсном состоянии содержит малые частицы
тонкие пленки
мембраны
волокна
микроскопические фазы характеризуются четко выраженными поверхностями раздела
4
![Page 5: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/5.jpg)
Состав дисперсной системы
Дисперсионная среда
Частица дисперсной
фазы
Поверхность раздела фаз
5
![Page 6: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/6.jpg)
Основные характеристики дисперсных систем
6
• Дисперсность
• D = d -1 (d – средний размер дисперсной частицы)
• Удельная поверхность
суммарная поверхность всех частиц в единице объема или единице массы вещества
• Sуд = Sдф / Vдф
• Sуд = Sдф / mдф
![Page 7: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/7.jpg)
Классификация дисперсных систем по степени дисперности
7
грубодисперсные системы r ≥ 10 мкм, Sуд < 1 м2/г
песок, щебень, бетон; крупы, сахар, крахмал
микрогетерогенные системы 100 нм ≤ r ≤ 10 мкм, Sуд ≈ 1 м2/г
суспензии, эмульсии, пены
коллоидные растворы (ультрамикрогетерогенные системы) 1 нм ≤ r ≤ 100 нм, Sуд ≈ 1000 м2/г
солидозоли, лиозоли, аэрозоли
![Page 8: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/8.jpg)
Классификация коллоидных систем по агрегатному состоянию фаз
8
Дисперсная
фаза
Дисперсионная среда
Газообразная Жидкая Твердая
АЭРОЗОЛИ ЛИОЗОЛИ СОЛИДОЗОЛИ
Газообразная - пена почва
Жидкая туман эмульсии влажная почва
Твердая дым суспензии бетон
![Page 9: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/9.jpg)
Классификация дисперсных систем по межчастичному взаимодействию
9
свободнодисперсные (бесструктурные) системы
частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут свободно передвигаться в дисперсионной среде.
связнодисперсные (структурированные) системы
частицы дисперсной фазы связаны друг с другом за счет межмолекулярных сил, образуя пространственные сетки (структуры); они не способны свободно перемещаться, а могут совершать только колебательные движения.
![Page 10: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/10.jpg)
Классификация дисперсных систем по характеру межфазного взаимодействия
10
Лиофильные сильное межмолекулярное взаимодействие дисперсной
фазы и дисперсионной среды
термодинамически устойчивы против агрегирования частиц
характеризуются самопроизвольным диспергированием
растворы ВМС
Лиофобные слабое межмолекулярное взаимодействие дисперсной
фазы и дисперсионной среды
термодинамически неустойчивы против агрегирования частиц
коллоидные растворы
![Page 11: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/11.jpg)
Энергетическое состояние частиц дисперсной фазы различно
11
![Page 12: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/12.jpg)
Поверхностная энергия
12
дисперсные системы термодинамически неустойчивы
поверхностное натяжение
![Page 13: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/13.jpg)
Способы снижения избыточной поверхностной энергии
13
1. Уменьшение S
1. Спекание твердых частиц
2. Слияние капель
3. Стремление капли принять форму шара
2. Уменьшение
1. Адсорбция
![Page 14: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/14.jpg)
Уравнение I и II законов термодинамики для дисперсных систем
14
поверхностное натяжение (удельная
поверхностная энергия)
Работа образования единицы поверхности
раздела фаз в изотермических
условиях
![Page 15: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/15.jpg)
15
![Page 16: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/16.jpg)
16
Дж/м2
Н/м
![Page 17: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/17.jpg)
Поверхностные явления в дисперсных системах
17
1 – адгезия и смачивание 2 – капиллярные явления 3 – электрические явления 4 – адсорбция 5 – изменение реакционной способности вещества при диспергировании
![Page 18: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/18.jpg)
Адгезия и смачивание
ВИДЕО
18
![Page 19: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/19.jpg)
Когезия и адгезия
19
Когезия - взаимодействие (сцепление) молекул, атомов, ионов внутри одной фазы (гомогенной части системы)
Работа когезии Wк определяется затратой энергии на обратимый изотермический разрыв тела по сечению, равному единице площади.
Wк = 2
Адгезия (прилипание, склеивание) – это взаимодействие между приведенными в контакт поверхностями конденсированных тел разной природы
![Page 20: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/20.jpg)
Работа адгезии
20
уравнение Дюпре
Работа адгезии – работа, затраченная на преодоление сил сцепления между молекулами разных фаз и приводящая к появлению единицы площади поверхности с воздухом каждой из них
![Page 21: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/21.jpg)
Растекание
21
растекание одной жидкости по поверхности другой происходит, если прилипание между двумя жидкостями больше, чем сцепление растекающейся жидкости (правило Гаркинса)
коэффициент растекания
ϕ > 0 (происходит растекание)
ϕ < 0 (растекание не наблюдается)
![Page 22: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/22.jpg)
22
![Page 23: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/23.jpg)
Смачивание
23
поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым телом или другим жидким телом при одновременном контакте трех несмешивающихся фаз, одна из которых обычно является газом
![Page 24: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/24.jpg)
Уравнение Юнга
24
![Page 25: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/25.jpg)
Уравнение Юнга
25
![Page 26: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/26.jpg)
Уравнения Дюпре-Юнга
26
![Page 27: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/27.jpg)
Приближенное правило смачивания
лучше смачивает поверхность та жидкость, которая ближе по полярности к смачиваемому веществу
27
![Page 28: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/28.jpg)
Теплота смачивания
смачивание сопровождается уменьшением поверхностной энергии и в процессе смачивания выделяется тепло
28
![Page 29: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/29.jpg)
29
![Page 30: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/30.jpg)
30
![Page 31: Дисперсные системы. Лекция 1. Поверхностные явления. Адгезия. Смачивание.](https://reader036.fdocuments.net/reader036/viewer/2022081720/557d20bbd8b42a4f498b524d/html5/thumbnails/31.jpg)
Флотация
31