Поверхностные явления. Адсорбция Коллоидные системы

IX. Поверхностные явления. Адсорбция. Коллоидные системы [c.64]

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ 78. МОЛЕКУЛЯРНАЯ АДСОРБЦИЯ [c.198]

Современная коллоидная химия включает следующие основные разде.ты 1) молекулярно-кинетические явления (броуновское движение, диффузия) в дисперсных системах гидродинамика дисперсных систем дисперсионный анализ 2) поверхностные явления адсорбция (термодинамика и кинетика), смачивание, адгезия, поверхностно-химические процессы в дисперсных системах строение и свойства поверхностных (адсорбционных) слоев 3) теория возникновения новой (дисперсной) фазы в метастабильной (пересыщенной) среде конденсационные методы образования дисперсных систем 4) теория устойчивости, коагуляции и стабилизации коллоидно-дисперсных систем строение частиц дисперсной фазы (мицелл) 5) физико-химическая механика дисперсных систем, включающая теорию механического диспергирования, явления адсорбционного понижения прочности твердых тел, реологию дисперсных систем образование и механические свойства пространственных структур в дисперсных системах 6) электрические и электрокинетические явления в дисперсных системах 7) оптические явления в дисперсных системах (коллоидная оптика)—светорассеяние, светопоглощение коллоидная химия фотографических процессов. [c.281]

В настоящем учебнике большое внимание уделено поверхностным явлениям (адсорбции, электрическим явлениям на поверхности, адгезии и смачиванию, зарождению новых фаз и др,), так как именно эти явления вызывают повышенный интерес научных и инженерно-технических работников. Впервые в курс коллоидной химии включены разделы, посвященные пористым телам (дисперсным системам с твердой дисперсионной средой), к которым относятся в частности широко используемые в промышленности адсорбенты и катализаторы. Значительное внимание обращено структурообразованию в твердых телах, обусловливающему механические и другие свойства различных материалов. [c.8]

На поверхности, образующейся между двумя жидкостями, не смешивающимися между собой или обладающими ограниченной взаимной растворимостью, существуют соотношения, аналогичные рассмотренным. Поверхностное натяжение на поверхности раздела между двумя жидкостями обычно значительно меньше, чем на поверхности раздела между жидкостью и газом. Но и в этом случае действуют силы, стремящиеся уменьшить изобарный потенциал как путем уменьшения поверхности, так и путем понижения поверхностного натяжения, что происходит в результате адсорбции соответствующих компонентов в поверхностном слое. Это имеет место и в системе из двух компонентов, и при растворении в них третьего вещества (рис. 131). Все эти явления приобретают большое значение в случае тонкого диспергирования одной жидкости в другой, в особенности в коллоидных системах, в связи с огромным увеличением поверхности. [c.365]

Курс физической и коллоидной химии изучается после курсов физики, математики, неорганической, аналитической и органической химии, поэтому в учебник не вошли или изложены весьма кратко некото-< рые разделы этих дисциплин. Так, конспективно написаны Агрегатные состояния вещества , Основы химической термодинамики , Фазовые равновесия и растворы . В то же время подробно изложен материал по химической кинетике, адсорбции и поверхностным явлениям, структурообразованию в дисперсных системах, микрогетерогенным системам, высокомолекулярным соединениям и их растворам, коллоидным поверхностно-активным веществам. Это обусловлено важностью указанных тем для понимания физико-химических и коллоидно-химических основ технологических процессов пищевой промышленности. Многие законы и положения физической и коллоидной химии иллюстрируются примерами из различных пищевых производств. [c.7]

Свойства каждой фазы на ее поверхности иные, чем внутри. Обычно решающее влияние на свойства тела в целом имеют молекулы, расположенные внутри фазы, вследствие их большого преобладания. Но в некоторых случаях, при сильно развитой поверхности (коллоидные системы, пористые и диспергированные тела), соотношение изменяется в пользу молекул, находящихся на поверхности, и поверхностные явления приобретают особое значение. Из них наиболее важны поверхностное натяжение, появление двойного электрического слоя на границе фаз и адсорбция, т. е. способность к повышению и понижению концентрации молекул на поверхности. В первом случае говорят об адсорбции положительной, во втором—об отрицательной. Когда молекулы концентрируются только на поверхности, не проникая внутрь фазы, явление называется чистой положительной адсорбцией. Вещества, проявляющие способность к положительной адсорбции, называются поверхностно-активными. [c.48]

Переход от грубодисперсных к молекулярно-дисперсным системам непрерывен, однако занимающие промежуточное положение коллоидные и микрогетерогенные системы качественно вполне специфичны. Благодаря большой удельной поверхности этих систем, для них имеют огромное значение адсорбция и вообще поверхностные явления, в то время как поведение грубодисперсных и молекулярных систем определяется в основном объемными свойствами. [c.18]

Итак, несмотря на малый радиус действия молекулярных сил между двумя частицами, роль этих сил возрастает, когда во взаимодействие вступают конденсированные тела. Теоретические расчеты и прямые эксперименты, подтвердившие наличие значительных межмолекулярных сил, сравнительно медленно убывающих с расстоянием, играют огромную роль в понимании механизма многих поверхностных явлений, в том числе и адгезии. Имеются многочисленные свидетельства того, что молекулярное поле твердой поверхности не ограничивается расстоянием в несколько ангстремов, а простирается значительно дальше. Поэтому есть все основания говорить о трехмерных аспектах поверхностных явлений [331, о влиянии твердой поверхности на структуру и свойства прилегающих слоев второй фазы и других проявлениях пристенного эффекта , вызванного дальнодействием поверхностных молекулярных сил. Дальнодействующие эффекты обусловливают влияние поверхности твердого тела на структуру прилегающего слоя жидкости, наблюдаются в коллоидных системах, при адсорбции, катализе, росте кристаллов и явлении граничного трения [29, 34—41]. Несомненно, немалую роль эти эффекты играют и при адгезии. В гл. И будет подробно рассмотрен вопрос о влиянии твердой поверхности на структуру и свойства прилегающих слоев. Здесь мы ограничимся некоторыми примерами, наиболее ярко иллюстрирующими эффекты дальнодействия, и отметим, что в случае полимерных адгезивов и покрытий они проявляются особенно четко благодаря особенностям структуры этих материалов — наличию крупных надмолекулярных образований. [c.19]

Дисперсные системы обладают большой поверхностью раздела, с большим запасом поверхностной энергии было обращено большое внимание на этот забытый участок физики. Коллоидная химия потребовала детального изучения адсорб-ционных явлений. Учение о поверхностной энергии и связанном с ним явлении адсорбции разрослось в большие самостоятельные отделы физики и химии. Важные работы Гиббса, Фрейндлиха, Лэнгмюра, Шилова, Фаянса сблизили явления адсорбции с химическими явлениями. [c.19]

Кроме рассмотренных выше коллоидных растворов, существуют другие классы дисперсных систем, свойства которых определяются поверхностными явлениями. Сюда относятся суспензии, эмульсии, пены, аэрозоли. Они, как правило, характеризуются более низкой дисперсностью, стоят ближе к микрогетерогенным системам и потому, часто кинетически неустойчивы или мало устойчивы. Такие системы неустойчивы и агрегативно. Агрегативную устойчивость можно повысить, создав защитный слой за счет адсорбции ионов и поверхностноактивных веществ. Системы подобного типа бывают разбавленными и концентрированными — свободнодисперсными и связнодисперсными. Порошки, пасты, пены, грунты, почвы относятся к категории связнодисперсных систем. [c.248]

Это и понятно. Адсорбция — явление поверхностное. Чем сильнее развита поверхность, тем большее значение приобретает адсорбция. В то же время именно в коллоидных системах поверхность раздела фаз достигает огромной величины. [c.256]

Среди дисперсных систем коллоидные растворы занимают промежуточное положение между суспензиями и истинными растворами диаметр распределенных частичек в жидкой фазе коллоидного раствора колеблется от 1 до 100 тр.. Коллоидные растворы могут быть получены двумя различными методами дисперсионным (уменьшением величины частиц более грубых дисперсных систем—суспензий) и конденсационным (увеличением величины частиц истинных растворов, обладающих молекулярной или ионной дисперсией вещества). Коллоидные растворы называются также золями. В отличие от истинных растворов коллоидные растворы являются оптически неоднородными системами, так как световые лучи в них подвергаются светорассеянию этим объясняется опалесценция коллоидных растворов (различные окраски в отраженном и проходящем свете), что служит отличительным признаком коллоидных систем. Так как величина частиц коллоидного раствора одного и того же вещества колеблется в широких пределах, то окраска этих растворов может быть различной. Ввиду исключительно высокой степени дисперсности вещества для коллоидных растворов характерны все явления, происходящие на поверхности раздела двух фаз, особенно процесс поглощения различных веществ на поверхности адсорбция). Одним из продуктов адсорбции из растворов могут быть молекулы растворителя, в частности воды. Коллоидные системы, в которых частички подвергаются поверхностной гидратации небольшим слоем молекул воды, называются гидрофобными (например, кол- лоидные металлы, сульфиды и др.). Гидрофильные коллоиды характеризуются тем, что, помимо поверхностной гидратации, их частицы связывают большое количество молекул воды внутренней. [c.226]

Для коллоидных систем, размеры частиц которых лежат в интервале 10 —10 см (100—1 ммк), удельная поверхность приобретает предельно большое значение при дальнейшем дроблении, если оно возможно в данных условиях, поверхность раздела исчезает и образуется гомогенная система — молекулярная смесь, или истинный раствор. Поэтому явления, происходящие на поверхности раздела фаз и называемые поверхностными (концентрирование энергии, адсорбция, смачивание), имеют огромное значение. На них, в частности, основаны рекуперация растворителей, обогащение руд флотацией, смазка, поглощение вредных газов и водяных иаров, получение устойчивых эмульсий, пен и пр. [c.49]

Огромную роль играет коллоидная химия в химической технологии. Практически нет такой отрасли химической технологии, где бы не имели решающего значения поверхностные явления и дисперсные системы. Измельчение сырья и промежуточных продуктов, обогащение, в том числе флотация, сгущение, отстаивание и фильтрация, процессы кондеисации, кристаллизации и вообще образование новых фаз, брикетирование, сиекание, гранулирование—все эти процессы протекают в дисперсных системах, и в них большую роль играют такие явления, как смачивание, капиллярность, адсорбция, седиментация, коагуляция, которые рассматриваются в курсе коллоидной химии. [c.15]

Существование двойного электрического слоя (ДЭС) ионов и скачка потенциала на границе раздела двух фаз играет важную, а иногда — основную роль не только в адсорбции понов и ионном обмене, но и во многих других явлениях, важных для теории и практики. К ним относятся электродные процессы, электрокапил-лярные и электрокинетические явления, процессы переноса вещества и энергии через коллоидные системы, поляризационные явления, происходящие при этом, и наконец, явления, связанные с электростатическим взаимодействием коллоидных частиц, определяющим в значительной степени устойчивость дисперсной системы. Все эти феномены, к знакомству с которыми мы переходим, оказываются взаимосвязанными посредством ДЭС. Для выражения этой связи мы вводим термин, появившийся последнее время в литературе, — э л е к т р о п о в е р х н о с т н ы е явления. Этим общим термином мы обозначаем все следствия, имеющие своей причиной существование ДЭС на поверхности раздела фаз. Круг их настолько обширен, что часть из них, непосредственно не связанная с дисперсными системами, рассматривается в электрохимии, в физике твердого тела, в геофизике и других дисциплинах. Однако несомненно, что обобщенное изучение всех следствий существования ДЭС должно составить предмет физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений. [c.192]

Отдельным разделом Ф. х., базирующимся на хим. термодинамике, является учение о поверхностных явлениях и адсорбции, обобщающее данные о св-вах межфазных границ и равновесных процессах в гетерогенных системах. Поверхностные явления составляют И предмет коллоидной химии, к-рая имеет дело прежое всего с проявлениями поверхностных явлений у дисперсных систем. [c.93]

Часть 1 знакомит вас с дисперсными системами, являющимися основными объектами, изучаемыми коллоидной химией, и их основной особенностью — наличием большой межфазной поверхности и, как следствие, избытка поверхностной энергии. В главах 2-5 подробно рассмотрены различные виды адсорбции — самощюизвольных процессов в поверхностном слое. Этот материал важен не только вследствие большого практического значения адсорбционных процессов, но и для понимания вопросов устойчивости дисперсных систем, методов их пол5гчения и разрушения. В конце первой части описаны такие самопроизвольные поверхностные явления, как смачивание и адгезия, играющие важную роль в различных областях человеческой деятельности. [c.3]

Наиболее широко распространены точки зрения на явление модифицирования как на процесс, совершаюндийся в коллоидной системе. Одни считают, что в начале процесса кристаллизации эвтектики А1—81 с добавкой натрия образуется система из очень мелких зародышей кристаллизации (алюминия, кремния и натрия), плавающих в расплаве. Натрий является поверхностно активным элементом, избирательно адсорбирующимся на определенных гранях растущих в расплаве кристаллов кремния. Вследствие адсорбции скорость кристаллизации сильно понижается. Задержанный рост кристаллов дает возможность зарождению новых центров кристаллизации. В конечном счете получается мелкодисперсная модифицированная структура эвтектического спла- [c.21]

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — раздел физической химии, в к-ром рассматриваются процессы образования и разрушения дисперсных систем, а также их характерные свойства, связанные в основном с поверхностными явлениями на границах раздела фаз в этих системах. Термин К. X. связан с тем, что по традиции коллоидами называют наиболее высокодисперсные системы с предельно развитой поверхностью раздела фаз (коллоидные системы). В современном ее значении К. X. является физико-химией дисперсных систем и поверхностных явлений. Особое значение К. X. онределяется тем, что 1) Природные тела — горные породы, организмы растений и животных, а также строительные, конструкционные и др. мате-риа.ды техники — являются обычно высокодисперсными, что и определяет многие их особенности, напр, высокую прочность. 2) Основой многих технологич. процессов и важнейших процессов в природе служат образование и разрушение дисперсных систем сус-пензий, эмульсий, пен, туманов, дымов и пр.) и связанные с ними процессы диспергирования и конденса-циотпшго образования новой фазы, процессы адсорбции, коалесценции, коагуляции и образования нро-ст1)аиственных структур, определяющиеся взаимодействием дисперсных частиц — поверхностными явлениями на границе фаз в дисперсных системах. [c.322]

Предположения об адсорбционном характере действия ПАВ в процессе кристаллизации веществ были доказаны [100] построением кривых зависимости количества адсорбировавшегося на парафине депрессора от равновесных концентраций его в растворе, представляющих собой типичные изотермы адсорбции. При изучении [101] адсорбции смол и асфальтенов на парафине спектрофотометрическим методом также получены кривые, характерные для адсорбционных процессов (рис. 59), а по характеру изменения электрического сопротивления 10%-ной сажевой суспензии в вазелиновом масле, содержащем ряд присадок, были оценены их адсорбционные свойства, [102]. Однако адсорбционный механизм действия присадок не всегда позволяет объяснить многообразие явлений, происходящих при кристаллизации в присутствии ПАВ такой сложной системы, как твердые углеводороды масляного сырья. Молекулы ПАВ наряду с высокой поверхностной активностью обладают свойством образовывать в растворах коллоидные агрегаты — мицеллы, а в некоторых случаях — и мицеллопо- [c.170]

Суспензии являются гетерогенными системами, состоящими из двух фаз твердой — раздробленной и жидкой — сплошной. Изучением свойств гетерогенных сильно раздробленных систем занимается коллоидная химия — наука об особых свойствах гетерогенных высокодисперсных систем и протекающих в них процессах. Явления, возникающие на границе раздробленной твердой фазы и жидкости, относятся частично к физическим (например, агрегация под действием ван-дер-ваальсовых сил), частично к химическим (например, адсорбция поверхностно-активных веществ с помощью водородных связей), поэтому будем называть эти явления физика-хим ическим и. [c.75]

Отделение физической химии Заведующий D. Н. Everett Направление научных исследований термодинамика растворов система водород — палладий явления гистерезиса газовая хроматография масс-спектроскопия электронный парамагнитный резонанс углерода активированные водородом энзимы адсорбция и диффузия полимеров на поверхности раздела металл — раствор адсорбция поверхностно-активных веществ на заряженной поверхности раздела твердое тело — жидкость сорбция газов твердыми веществами хемосорбция на металлах и окислах гетерогенный и гомогенный катализ оптические и магнитные свойства ионов переходных металлов в окислах химия твердого тела электрохимия калориметрия в потоке оптические свойства макромолекулярных и коллоидных систем техника сверхвысокого вакуума теория молекулярных орбит и замещения в системе я-электронов. [c.254]