Дисперсные системы свойства молекулярно-кинетические

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 свободнодисперсных системах частицы дисперсной фазы могут свободно перемещаться по всему объему дисперсионной среды. Это общее свойство позволяет оценивать некоторые происходящие в таких системах явления с общих позиций. В данном разделе рассматриваются в основном разбавленные системы, в которых движение частиц не осложнено их агрегацией. При этом условии для всех свободнодисперсных систем характерны общие закономерности седиментации, электрокинетических и молекулярно-кинетических свойств. Некоторые различия, не столько качественные, сколько количественные, имеют системы с жидкой и газообразной дисперсионными средами. Они в основном обусловлены меньшими вязкостью и плотностью газа по сравнению с жидкостью (для газа вязкость меньще в л 50 раз, а плотность в л 100 и более раз) и более сильным взаимодействием жидкости с дисперсной фазой (сольватация). Увеличение дисперсности и концентрации дисперсной фазы может приводить к существенным различиям в некоторых свойствах систем, что дает основание для их классификации по этим признакам. Свободнодисперсные системы делят на аэрозоли, порощки, лиозоли, суспензии, эмульсии и пены. [c.184]

Часто природные растворы ведут себя как коллоидно-дисперсные системы, с характерными для коллоидов молекулярно-кинетическими и оптическими свойствами (глава X). Устойчивость коллоидных частиц в таких растворах существенно возрастает при попадании в них различной природы высокомолекулярных органических веществ, в частности гумусовых веществ, возникающих при неполном разложении растительных остатков. Природные коллоидные растворы участвуют в образовании коры выветривания почвенного покрова, зоны окисления, а также в образовании осадочных пород и руд. [c.160]

К микрогетерогенным и грубодисперсным системам относятся суспензии, эмульсии, аэрозоли, порошки см. гл. VI, 2). По сравнению с коллоидными частицами в этих системах частицы дисперсной фазы имеют значительно большие размеры и они уже видны в оптический микроскоп. В микрогетерогенных и грубодисперсных системах не проявляются такие молекулярно-кинетические свойства, как броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. [c.221]

Варианты анализа высокодисперсных систем уже рассмотрены нами в предыдущих главах. Они основаны на изучении молекулярно-кинетических и оптических свойств — диффузии, осмотического давления, среднего сдвига частиц, светорассеяния (нефелометрия, ультрамикроскопия), седиментационно-диффузионного равновесия (ультрацентрифуга), а также на применении методов электронной микроскопии и дифракции электронов. Эти методы дают сведения главным образом о среднем размере частиц. Для многих целей такая характеристика является достаточной, тем более что в коллоидных системах вариации дисперсности обычно не очень велики. [c.45]

Исследование броуновского движения и диффузии в коллоидных системах не только дало многое для понимания природы дисперсных систем и установления общности молекулярно-кинетических свойств этих систем и систем молекулярной дисперсности, но и явилось доказательством правильности молекулярно-кинетиче-ской теории в целом. Теория броуновского движения, созданная Эйнштейном и Смолуховским, подтвердила реальное существование молекул как раз в то время, когда по этому вопросу развернулась ожесточенная дискуссия, поднятая Вильгельмом Оствальдом и другими представителями энергетической школы, советовавшими избегать пользоваться понятиями атома и молекулы, поскольку, по их мнению, за этими слонами не кроется объективная реальность. [c.65]

Следует еще раз отметить, что коллоидные системы, для которых характерно молекулярно-кинетическое движение частиц дисперсной фазы, обладают свойствами как гетерогенных систем, так [c.311]

Молекулярно-кинетическая теория рассматривает коллоидные системы как частный случай истинных растворов дисперсную фазу — как растворенное вещество, дисперсионную среду — как растворитель. Это позволяет вполне удовлетворительно объяснить явления осмоса, диффузии,, седиментационного равновесия и другие неспецифические свойства коллоидов (т. е. свойства, не связанные с проявлением молекулярных взаимодействий на поверхности коллоидных частиц). [c.19]

Лиофобные золи — гетерогенные (микрогетерогенные) системы, и в этом отношении их нельзя относить к истинным растворам. Лиофильные золи — однофазные системы, обладающие многими свойствами истинных растворов. Вследствие высокой поверхностной энергии лиофобные дисперсные системы термодинамически и кинетически не устойчивы. Лиофильные коллоиды устойчивы. От истинных растворов они отличаются размером частиц и формой (длинные нитеподобные и свернутые в клубок молекулярные структуры). [c.424]

Изучение броуновского движения и диффузии в коллоидных системах помогло глубже вскрыть природу дисперсных систем, а также установить общность молекулярно-кинетических свойств этих систем и систем молекулярной дисперсности. Оно подтвердило ре- [c.302]

Итак, исследование молекулярно-кинетических и оптических свойств позволяет определять одну из важнейших характеристик дисперсных систем — размеры частиц дисперсной фазы, или степень дисперсности системы. Размеры коллоидных частиц можно найти, определив коэффициент диффузии для данной коллоидной системы. Размеры их можно установить также ультрамикроскопическими и нефелометрическими наблюдениями или с помощью электронного микроскопа. Измеряя скорость седиментации частиц в грубодисперсных системах, также можно определить и степень их дисперсности. [c.47]

В классической физике механические свойства тел изучались без учета физико-химических факторов, особенностей состава и строения (структуры самого тела) и окружающей среды. Обычно проводилось резкое различие между твердыми телами и жидкостями. Дальнейшее развитие молекулярной физики и в особенности коллоидной химии с учением о структурообразовании в дисперсных системах показало, что, с одной стороны, различие между жидкостями и твердыми телами носит кинетический (релаксационный) характер, а с другой, — что между предельными состояниями — идеально упругими твердыми телами и вязкими жидкостями осуществляется непрерывный ряд переходов, образующих огромное многообразие реальных тел промежуточного характера. Следовательно, учение о механических свойствах должно стать крупной самостоятельной главой современной физикохимической науки. [c.172]

Минимальный размер коллоидных частиц определяется требованием к дисперсной системе быть гетерогенной, т. е. частицы дисперсной фазы должны иметь поверхность и находиться в определенном агрегатном состоянии. Такими свойствами не обладают отдельные атомы или молекулы. Только применительно к их достаточно большой совокупности (согласно молекулярно-кинетической теории их должно быть не менее 11 — 15) можно говорить о твердом теле, жидкости или газе, поскольку агрегатное состояние поверхности определяется подвижностью частиц и их взаимодействием. [c.256]

Если частицы дисперсной фазы достаточно малы, то обнаруживается их участие в тепловом движении. Это обусловливает в дисперсных системах такие явления, свойственные молекулярным растворам, как диффузия и осмос. Область коллоидной химии, изучающая эти явления, стала уже классической. Она получила значительное теоретическое развитие в работах Эйнштейна и Смолуховского и послужила основой для формирования ряда разделов современной физики и физической химии теории флуктуаций, микроскопической теории диффузии. Вместе с тем экспериментальные исследования молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем, проведенные Перреном, Сведбергом и другими учеными, подтвердили правильность представлений материалистического естествознания, лежащих в основе молекулярно-кинетической теории тем самым эти исследования содействовали выходу из философского кризиса в физике, возникшего на рубеже XIX и XX вв. Это обусловливает общенаучное, мировоззренческое значение теории молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем. [c.140]

По мере изменения размеров частиц от наиболее крупных к мелким и обратно будут соответственно изменяться и свойства дисперсных систем кинетические, оптические, каталитические и др. При этом коллоидные системы занимают как бы промежуточное положение между грубыми и молекулярно-дисперсными системами (табл. 29). [c.111]

Проведенное краткое рассмотрение молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем показывает, что, несмотря на все качественное своеобразие, коллоидные системы, в отношении именно этих свойств, принципиально не отличаются от молекулярных растворов. Это не удивительно, так как все особенности коллоидных систем обусловлены изменением доли особенных молекул (см. гл. I) и всех свойств с ростом дисперсности, а молекулярно-кинетические свойства зависят именно от числа кинетических единиц, которое увеличивается с ростом дисперсности системы. [c.38]

В истинных растворах молекулярно-кинетические свойства (скорость диффузии, осмотическое давление, понижение давления пара, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания и т. п.) при прочих равных условиях выражены в большей мере, чем в коллоидных. Чем больше степень дисперсности вещества, тем в большей мере преобладает хаотическое движение частиц над их стремлением к агрегации, и наоборот. При молекулярной степени дисперсности, когда стремление частиц к агрегации отсутствует, молекулярно-кинетические свойства молекул растворенного вещества реализуются на 100%. По мере же уменьшения степени дисперсности растворенного вещества стремление частиц к агрегации все более ослабляет их хаотическое движение. При некотором значении линейных размеров частиц стремление их к агрегации становится настолько преобладающим, что хаотическое движение частиц вовсе прекращается, а вместе с этим обращаются в нуль и все молекулярно-кинетические свойства системы (частицы дисперсной фазы при этом оседают на дно сосуда). [c.321]

М о л е ку л я р и о - к и н е т и ч е с к и м и называют те свойства, которые связаны с хаотическим тепловым движением частиц, образующих те или иные системы. Различия в молекулярно-кинетическом поведении молекулярно-, коллоидно-, и микроскопически-дисперсных систем зависят от размеров частиц, образующих эти, системы, и носят количественный характер. [c.307]

С увеличением молекулярного веса в дисперсных системах второй группы можно ожидать новых качественных изменений, т. е. появления новых, более сложных свойств, которые не укладываются в закономерности более простых систем третьей группы. По мере изменения размеров частиц от наиболее крупных (грубодисперсных) к мелким и обратно соответственно изменяют кинетические, оптические, каталитические и другие свойства. Такие коллоидно-дисперсные системы занимают как бы промежуточное положение между грубыми и молекулярно-ионными системами. В табл. 72 приведены изменения некоторых свойств различных дисперсных систем. [c.358]

Изучение броуновского движения и диффузии в коллоидных системах помогло глубже вскрыть природу дисперсных систем, а также установить общность молекулярно-кинетических свойств этих систем и систем молекулярной дисперсности. Оно подтвердило реальное существование молекул и явилось убедительным обоснованием правильности материалистического мировоззрения. Дальнейшее более детальное и углубленное изучение броуновского движения привело к созданию так называемой теории флуктуаций. [c.386]

В отличие от молекулярно-кинетических свойств, интенсивность которых возрастает со степенью дисперсности, явление светорассеяния достигает максимальной величины именно при коллоидной степени дисперсности. Светорассеяние в коллоидных системах связано не с обычным отражением света, как в грубодисперсных системах, а с явлением диффракции, огибания частиц световой волной, если частицы по размерам меньше, чем длина волны падающего света свет при этом рассеивается во все стороны, частица сама начинает играть роль светящейся точки. В результате, при боковом освещении золей путь проходящего через них луча становится видимым на темном фоне в форме ярко светящегося конуса, получившего название конуса Фарадея — Тиндаля. В истинных растворах и чистых жидкостях светорассеяние очень мало, поэтому явлением Тиндаля часто пользуются для того, чтобы отличить золь от истинного раствора. Рэлеем была предложена следующая [c.253]

При проведении аналогий между ультрамикрогетерогенными системами и истинными растворами часто обсуждается специфика применения правила фаз Гиббса к этим системам. Возможность применения к золя]и молекулярно-кинетических законов, законов статистики и энтропии позволяет их рассматривать как системы, обладающие свойствами гетерогенно-дисперсных систем и истпн-ных растворов. Частицы истинных гетерогенно-дисперсных систем не участвуют в тепловом движении. С уменьщением размера до величин, отвечающих ультрамикрогетерогеиной области, частицы постепенно теряют свойство фазы — независимость термодинамических свойств от количества фазы. Как уже известно из разд. II. Д, термодинамические свойства частиц в этой области зависят от дисперсности (изменяются внутреннее давление, растворимость, температура плавления и другие параметры). Одновременно частицы начинают участвовать в тепловом движении системы. Чем меньше частицы, тем дальше система от истинного гетерогенно-дисперсного состояния и тем ближе к истинному раство-ру. [c.209]

К лиофильным дисперсным системам относятся также растворы полимеров. Молекулы полимеров имеют размеры, при которых они проявляют свойства отдельной фазы (микрофазы). В то же время растворы полимеров имект свойства истинных растворов, так как молекулы полимеров участвуют в молекулярно-кинетическом движении. Тя-ким образом, растворы полимеров, как и лиозоли вообще, относятся к системам переходным между истинными гетерогенными системами и истинными растворами. [c.131]

В дисперсных системах при достаточно малых размерах частиц дисперсной фазы обнаруживается их участие в тепловом движении. Изучение коллоидных частиц, занимающих промежуточное положение между молекулами, находящимися в постоянном движении в истинных растворах, и крупными структурными образованиями в высокоструктурированных объектах, практически неподвижными в отсутствие внешнего воздействия, показало возможность приложения к коллоидным частицам основных закономерностей для молекул, известных из молекулярно-кинетической теории. Принципиальным выводом стало то, что между молекулярно-кинетическими свойствами истинных растворов и коллоидных систем нет качественной разницы, а различия носят только количественный характер. [c.18]

Роль энтропийных факторов, связанных с тепловым движением коллоидных частиц, учитывалась и ранее (преимущественно в неявной форме) при анализе молекулярно-кинетических свойств дисперсных систем (см. гл. V). Фольмером впервые была рассмотрена роль теплового движения частиц как фактора образования и устойчивости коллоидных систем. Однако предпринятая Мархом попытка непосредственного сопоставления работы образования поверхности и энтропийного фактора была неудачна, поскольку относилась только к системам с высокими значениями межфазной энергии <т. [c.115]

Следовательно, ультрамикрогетерогенные системы, обладая свойством многофазности, в зависимости от условий и дисперсности могут проявлять это свойство в разной степени. В той или иной степени они проявляют и свойства истинных растворов, следуя молекулярно-кинетическим законам. Таким образом, золи представляют собой переходные системы между истинными гетерогенно-дисперсными системами и истинными растворами. В это.м состоит философский смысл перехода количества в качество. [c.248]

В этом смысле мел<ду высококонцентрированными микрогетерогенными структурированными дисперсными системами с твердыми фазами и грубодисперсными системами имеется известная аналогия свойства тех и других существенно зависят от интенсивности механических воздействий. Но, если в микрогетерогенных системах эти воздействия реализуются в разрушении или образовании контактов мел<ду частицами, причем энергия связей в контактах соизмерима с кинетической энергией, сообщаемой частицам внешними механическими воздействиями, или превышает эту энергию, то в грубодисперсных системах роль молекулярных (ван-дер-ваальсовых) сил сцепления и энергии связи между частицами несущественна по сравнению с инерционными силами или кинетической энергией, сообщаемой частицами внешними механическими воздействиями. В двухфазных сыпучих грубодисперсных системах движение частиц возможно, если внешние силы превышают инерцию частиц в покое и трение между ними. Отсюда следует, что в более общем виде, чем это было сделано ранее, можно определить границу между микрогетерогенными и грубодисперсными системами по их реакции на воздействие внешних сил. [c.48]

Важной для физики дисперсного состояния и измельчения твердых тел является задача о зависимости термодинамического значения поверхностной энергии от радиуса кривизны поверхности раздела фаз. Однако даже для сравнительно простых случаев жидкости в капиллярных системах и в тонких слоях она не решена еще однозначно. Имеются совершенно противоречивые исследования, в одних иа которых знак производной до1дг) считается положительным, в других — отрицательным для одних и тех же условий. Молекулярно-кинетическое рассмотрение зтой задачи осложняется изменением структуры жидкостей и особенно твердых тел в высокодисперсном состоянии. Свойства жидкости в тонких слоях изу- [c.46]

На рис. 67 схематически представлены стадии перехода НДС из одного состояния в другое в зависимости от температуры. Разделение схемы на две области вне пределов зоны молекулярных растворов ( Ж) основано на различии в прочности связи внутри структурных единиц и между ними. Химический состав, порядок расположения молекул, расстояние между ними, структура студней, золей и гелей в двух областях АЕ и ЖМ) и их свойства могут отличаться принципиально друг от друга. Область, в пределах которой действуют ММВ, имеет участки АБ (студни) и ГЕ (золн). Участок АБ, в свою очередь, состоит из двух зон, в которых соответственно образуются упру-го-хрупкие и упруго-пластичные студни (на рис. (з7 они не показаны), как и участок ГЕ, который включает зону ГД (кинетически неустойчивое состояние золя). Каждая зона отделена друг от друга характерными температурами, в пределах которых сохраняется одна и та же закономерность изменения свойств НДС. Соответственно пх именуют в точках температурами Б — стеклования (кристаллизации), В — плавлепия, Д — перехода в устойчивое дисперсное состояние, Е — перехода в состояние молекулярного раствора. В зоне ЕЖ нефтяная миогокомсюнент-пая система находится в состоянии молекулярных растворов. В некоторых остатках (пеки, битумы) зона ЕЖ вообищ может отсутствовать. [c.185]

Высокая дисперсность асфальтенов создает избыток поверхностной энергии, вследствие чего такие системы термодинамически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. При недостаточном стабилизирующем действии окружающей дисперсионной среды частицы асфальтенов предварительно ассоциируются, сцепляясь под действием молекулярных сил в агрегаты, что приводит к потере кинетической устойчивости системы. В значительной степени свойства 1ефтяных остатков как коллоидных систем зависят от степени дисперсности асфальтенов, а в случае крекинг-остатков также от степени дисперсности карбенов и карбоидов. В обычных условиях коллоидная система, состоящая из дисперсной фазы (асфальтены, механические примеси) и дисперсионной среды (высокомолекулярные углеводороды, смолы), термодинамически и кинетически неустойчива тем не менее, расслоение на фазы происходит медленно, что обусловлено в основном свойствами самой системы. Коагуляцию асфальтенов могут вызвать изменение состава дисперсионной среды, изменение температуры, механические воздействия и другие факторы. [c.56]

При сближении двух тел до расстояний, сопоставимых с дальностью действия межмолекулярных сил, между ними возникают поверхностные силы взаимодействия, которые действуют лишь в сфере молекулярного поля и на расстояниях от поверхности раздела, превышающих радиус этой сферы, равны нулю. Эти силы, являющиеся следствием ненасыщенности межмолекулярных сил на поверхности фаз и зависящие от природы когезионных сил в фазах, всегда выступают как силы притяжения. Ненасыщен-ность межмолекулярного взаимодействия на внешней поверхности частицы приводит к образованию избыточной поверхностной энергии между фазами. Наличие определенного избытка свободной энергии, сосредоточенной в поверхностньге слоях на границе раздела фаз и пропорциональной этой поверхности, обусловливает стремление любых дисперсных систем занять минимальную поверхность раздела фаз. Следствием такого свойства дисперсных систем является стремление в изотермических условиях жидких частиц к коалесценции и твердых частиц к агрегированию, сопровождающихся понижением свободной поверхностной энергии пропорционально убыли поверхности. Термодинамически поверхностную энергию можно характеризовать через уравнение для внутренней энергии и=Р+Тз. Применительно к процессу образования новой поверхности и есть поверхностная энергия, Р - свободная энергия образования поверхности и Тз - тепловой эффект процесса, где 8 = с1Р МТ - температурный коэффициент свободной энергии образования поверхности. Известно, что внутренняя энергия системы является результатом взаимодействия частиц и их кинетической энергии. В изотермических процессах определяемая температурой кинетическая энергия частиц остается постоянной, поэтому все изменения внутренней [c.93]