Слайд 2
7.1 Классификация дисперсных систем
По размеру частиц ДФ
молекулярно-ионные дисперсные
системы или истинные растворы Ø < 0,001 мкм;
коллоидно-дисперсные
системы 0,001< Ø < 1 мкм ;
грубодисперсные системы Ø > 1 мкм.
2. По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.
3. По характеру взаимодействия частиц ДФ и молекул дисперсионной среды:
лиофильные системы;
лиофобные системы.
4. По характеру взаимодействия частиц ДФ:
свободнодисперсные (бесструктурные) системы;
связнодисперсные (структурированные) системы.
Слайд 3
7.2 Количественные характеристики дисперсных систем
Поперечный размер (d).
Дисперсность (D)
Удельная поверхность (Sуд):
для шарообразных
или
для цилиндрических
для пластинчатых
4. Кривизна поверхности (Н) :
Слайд 4
7.3 Способы выражения концентрации дисперсных систем
Численная :
2. Массовая :
3. Объемная:
Слайд 5
7.4 Методы получения лиофобных дисперсных систем
Метод диспергирования.
Правило
Кирпичева-Кика: Wдр=kV
Правило Риттингера:
Wизм= σ*ΔS
Wдисп = Wдр + Wизм= kV + σ*ΔS
Слайд 6
Для твердых тел:
механическое диспергирование;
действие ультразвуком (ν > 20
кГц);
электрогидравлическое диспергирование металлов (метод Бредига);
химическое диспергирование (пептизация).
2. Для жидкостей:
встряхивание;
применение
перемешивающих устройств (смесителей);
действие ультразвуком (ν > 20 кГц);
использование гомогенизаторов;
электрическое диспергирование;
самопроизвольное диспергирование жидкости при температурах, близких к КТР;
введение в систему из двух несмешивающихся жидкостей специальных эмульгаторов – поверхностно-активных веществ.
Слайд 7
3. Для газов:
барботирование;
одновременное течение жидкости и газа
под давлением через диспергирующие устройства – пористые фильтры, тонкие
трубки, сопла и т.д.
Б. Метод конденсации
Химический метод.
Физико-химический метод:
метод замены растворителя;
создание пересыщенной системы путем понижения температуры или путем повышения давления;
двухстадийный метод изменения температуры, при котором вещество или раствор нагревают с образованием пара, затем охлаждают (аэрозольный метод, распылительная сушка и другие).
Слайд 8
7.5 Методы очистки дисперсных систем
Диализ и электродиализ
Ультрафильтрация.
Ценрифугирование
и ультрацентрифугирование.
Слайд 9
7.6 Факторы устойчивости дисперсных систем
При проведении технологических процессов
с участием ДС всегда приходится решать противоположные задачи –
стабилизировать ДС или, наоборот, разрушать ее.
Несмотря на особенности методов стабилизации и разрушения для каждого типа ДС, все они опираются на определенные общие принципы.
Различают 2 вида устойчивости ДС (Н.Н.Песков 1917 г.):
агрегативная устойчивость – это способность ДС противостоять процессам, приводящим к уменьшению ее свободной поверхностной энергии путем сохранения степени дисперсности;
седиментационная устойчивость – это способность частиц ДФ находиться во взвешенном состоянии под действием броуновского движения.
Слайд 10
А. Факторы устойчивости.
Электростатический фактор:
образование двойного электрического слоя на
твердых частицах ДФ
Слайд 11
Строение ДЭС и изменение потенциала при удалении от
поверхности твердой частицы ДФ
Слайд 12
адсорбция ионогенных ПАВ и полиэлектролитов на границе
раздела фаз в эмульсиях (а) и в пенах (б)
Слайд 13
2. Адсорбционно-сольватный фактор – адсорбция макромолекул полимеров и
молекул неионогенных ПАВ на границах раздела фаз и образование
сольватных оболочек вокруг частиц ДС
Слайд 14
3. Структурно-механический фактор
Слайд 15
4. Энтропийный фактор S
= R∙ln w
5. Гидродинамический фактор.
Б. Разрушение ДС происходит при
ослаблении факторов устойчивости
Теория ДЛФО (Б.В.Дерягин, Л.Д.Ландау, Е.Фервей, Дж.Овербек)
Агрегативная устойчивость ДС определяется балансом сил:
электростатического отталкивания с энергией Еотт˃0;
ван-дер-ваальсовы силы притяжения с энергией Епр˂0.
Слайд 17
Действие электростатического фактора стабилизации может быть снижено или
нейтрализовано путем добавления электролитов, ионы которых вызывают существенные изменения
в структуре ДЭС.
Адсорбционно-сольватный фактор можно исключить, если разрушить сольватные оболочки частиц ДФ путем лиофобизации их поверхности, а также осуществив десорбцию стабилизатора - молекул ПАВ – из поверхности.
Структурно-механический фактор может быть устранен путем разрушения пленок на поверхности частиц ДФ. Для этой цели в ДС добавляют растворитель, который растворяет пленку, или химически реагент, который реагирует с веществом пленки и разрушает ее.
Действие гидродинамического фактора можно снижать путем уменьшения вязкости ДС. Для этого ДС нагревают или добавляют растворитель, имеющий меньшую вязкость.
Слайд 18
7.7 Свойства дисперсных систем
А. Молекулярно-кинетические свойства.
Диффузия .
Закон Фика
Броуновское движение
Слайд 19
3. Диффузионно-седиментационное равновесие.
Формула Стокса:
Гипсометрический закон Лапласа:
, где
4. Осмотическое давление.
Слайд 20
5. Мембранное равновесие Доннана.
Слайд 21
Б. Оптические свойства. Видимая часть спектра излучения
400…700 нм.
Рассеяние
‒ при r / λ< 0,05; отражение ‒ при
r> λ ; поглощение ‒ при окрашенных частицах ДФ.
Слайд 22
Уравнение Рэлея:
, где
Закон Бугера-Ламберта-Бера:
Эффект Фарадея-Тиндаля. 2. Опалесценция.
3. Окраска.
Слайд 23
В. Электрокинетические свойства.
Электрофорез.
2. Электроосмос.
3. Эффект Дорна (возникновение потенциала
седиментации).
4. Эффект Квинке (возникновение потенциала течения).
