Индивидуальная контрольная работа
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сыктывкарский государственный университет»
Институт естественных наук
Кафедра химии
Учебно-методический комплекс
Дисциплина «Коллоидная химия»
Блок ОПД.Ф
Специальность 020101.65 .Химия
Институт естественных наук
Форма обучения - дневная
Сыктывкар 2011
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
«Сыктывкарский государственный университет»
Институт естественных наук
Кафедра химии
УТВЕРЖДЕНО
На заседании учебно-методической комиссии ИЕН
Сентября 2011 г.
Протокол № 1
Председатель УМК
И.Н.Юранева ___________
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплины «Коллоидная химия»
Блок дисциплин ОПД.Ф
Специальность 020101.65 Химия
Институт естественных наук
Форма обучения - дневная
Семестр 7
Всего учебных занятий – 120 часов
В том числе:
Аудиторных 72 час, из них:
Лекций - 36 часов;
Практических - 0.часов;
Лабораторных - 36 часов;
Самостоятельных - 48 часов;
Контроль – коллоквиум, контрольная работа
Итоговый контроль – экзамен.
Сыктывкар 2011
Лист согласования и утверждения рабочей программы и УМК дисциплины
Рабочая программа составлена на основании ГОС ВПО и учебного плана
Специальности 020101.65 Химия
Составитель рабочей программы
доцент кафедры химии
_____________ В.В.Сталюгин
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры химии
Протокол заседания № 1 от 1 сентября 2011 г.
Заведующий кафедрой химии
_______________ Л.С.Кочева
Требования к обязательному минимуму
Содержания основной образовательной
Программы подготовки дипломированного специалиста
По специальности 020101.65 - Химия
Коллоидная химия:
свободная поверхностная энергия поверхности раздела фаз; взаимосвязь свободной поверхностной энергии и молекулярных взаимодействий в конденсированной фазе; капиллярные явления; строение адсорбционных слоев поверхностно-активных веществ (ПАВ); электроповерхностные явления в дисперсных системах; лиофильные и лиофобные дисперсные системы, их свойства и применение; устойчивость дисперсных систем; основы физико-химической механики; коллоидно-химические основы охраны природы.
Студент должен:
иметь представление об особых свойствах поверхностей раздела фаз, знать свойства и основы применения поверхностно-активных веществ (ПАВ), иметь представление о закономерностях адсорбции ПАВ и влиянии адсорбционных слоев на свойства дисперсных систем, знать методы экспериментального изучения адсорбции ПАВ на различных поверхностях раздела фаз, владеть основами учения об устойчивости дисперсных систем, иметь представление об основах физико-химической механики, иметь представление о коллоидно-химических основах охраны природы;
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Коллоидная химия или физическая химия поверхностных явлений и дисперсных систем является завершающей фундаментальной дисциплиной физико-химического цикла учебного плана специальности «Химия». В настоящее время значимость коллоидной химии и ее экспериментальных методов резко возросла в связи с бурным развитием нанотехнологий, включающих как химическую модификацию поверхности, так и получение устойчивых дисперсных систем с наноразмерными частицами, которые в свою очередь являются структурными элементами новых наноматериалов.
Курс коллоидной химии включает в себя лекционный материал в соответствии с обязательным минимумом содержания образовательной программы по коллоидной химии, лабораторный практикум, предполагающий выполнение семи лабораторных работ, теоретические основы которых составляют содержание коллоквиума, а также индивидуальную контрольную работу.
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
1 Признаки дисперсных систем- гетерогенность и дисперсность. Геометрические параметры поверхности – дисперсность и удельная поверхность, взаимосвязь между ними; кривизна поверхности и ее знак. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсионной среды и дисперсной фазы; по размерам частиц; лиофильные и лиофобные дисперсные системы; свободно- и связнодисперсные системы. Способы получения дисперсных систем (методы диспергирования и конденсации), очистка коллоидных растворов – диализ и его модификации.
2 Термодинамика поверхностного слоя. Поверхность раздела фаз. Нескомпенсированность сил молекулярного взаимодействия вдоль границы раздела фаз. Пути снижения поверхностной энергии на границе раздела фаз и классификация поверхностных явлений. Запись фундаментальных термодинамических уравнений с учетом поверхностных эффектов. Поверхностное натяжение - энергетическая и силовая трактовки. Метод избыточных функций Гиббса в термодинамике поверхностных явлений и фундаментальное уравнение для поверхностного слоя. Расчет избыточной поверхностной энергии. Зависимость от температуры энергетических параметров поверхностного слоя на границе жидкость-газ. Адсорбция и ее количественные характеристики - абсолютная и избыточная (гиббсовская) адсорбция. Вывод фундаментального адсорбционного уравнения Гиббса.
3 Адгезия и когезия. Природа сил взаимодействия при когезии и адгезии. Работа когезии и адгезии (уравнение Дюпре). Адгезия на границе твердое тело-жидкость. Смачивание. Угол смачивания (краевой угол) и закон Юнга. Связь работы адгезии с краевым углом (уравнение Дюпре-Юнга). Лиофильность и лиофобность поверхностей. Влияние ПАВ и температуры на угол смачивания. Измерение краевого угла. Влияние шероховатости твердой поверхности на её смачивание. Избирательное смачивание и способы повышения нефтеотдачи нефтеносных сластов. Условия растекания жидкостей. Коэффициент растекания по Гаркинсу. Эффект Марангони. Значение адгезии и смачивания в технике и химической технологии. Флотация и ее разновидности.
4 Капиллярные явления. Влияние кривизны поверхности на внутреннее давление тел. Термодинамический вывод уравнения Лапласа и его частные случаи для поверхностей разной геометрии. Причина капиллярного поднятия жидкости, формула Жюрена. Определение поверхностного натяжения жидкостей по методу наибольшего давления в пузырьке (метод Ребиндера) и капиллярному поднятию. Капиллярность в природе и технике. Зависимость термодинамической реакционной способности твердых и жидких веществ от их дисперсности. Уравнение капиллярной конденсации Кельвина. Влияние дисперсности на растворимость твердых веществ и температуру фазового перехода. Изотермическая перегонка. Использование в технике и химической технологии изменения термодинамических свойств веществ в результате их диспергирования.
5 Диспергирование и конденсация - два способа получения дисперсных систем. Уравнение Ребиндера для работы, совершаемой при дроблении и измельчении макротел, его анализ. Адсорбционное понижение прочности тел - эффект Ребиндера. Конденсационные способы получения дисперсных систем. Гомогенная и гетерогенная конденсация. Термодинамический анализ процесса образования зародышей при гомогенной конденсации из пересыщенного пара, в процессах кристаллизации из растворов, при кипении. Критический радиус зародыша и его взаимосвязь со степенью пересыщения материнской фазы. Методы регулирования размеров частиц в дисперсных системах. Влияние внесенных извне центров конденсации. Примеры получения дисперсных систем методами физической и химической конденсации.
6 Адсорбция на границе твердое тело - газ. Пористые тела - дисперсные системы с твердой дисперсионной средой (активированные угли, силикагели, цеолиты), их классификация и способы получения.Физическая адсорбция и хемосорбция. Природа адсорбционного взаимодействия. Количественное выражение адсорбции и основы экспериментальной методики получения изотерм низкотемпературной адсорбции газов и паров. Основы теории мономолекулярной адсорбции. Уравнение Ленгмюра и его анализ. Модель полимолекулярной адсорбции и уравнение её изотермы по БЭТ и по Арановичу. Вычисление параметров уравнений Ленгмюра, БЭТ, Арановича, а также удельной поверхности адсорбента из экспериментальных данных. Ограничения при проведении расчетов. Явление капиллярной конденсации паров на адсорбентах с переходными порами. Влияние формы пор на капиллярную конденсацию и ход изотерм адсорбции и десорбции. Капиллярно-конденсационный гистерезис. Использование изотермы десорбции для построения интегральной и дифференциальной кривых распределения пор по размерам. Потенциальная теория Поляни. Адсорбционный потенциал. Характеристическая кривая адсорбции и методика ее построения на основе изотермы адсорбции. Температурная инвариантность и аффинность характеристических кривых и практическое использование этих свойств. Особенности адсорбции на микропористых адсорбентах. Молекулярно - ситовой эффект (цеолиты). Теория объемного заполнения микропор Дубинина. Уравнение Дубинина - Радушкевича. Практическое использование адсорбции газов и паров на твердых адсорбентах.
7 Адсорбция на границе раствор-газ. Характерный вид изотерм поверхностного натяжения растворов. Поверхностно-активные и -инактивные вещества. Органические поверхностно-активные вещества (ПАВ). Зависимость поверхностного натяжения раствора от концентрации ПАВ. Уравнение Шишковского. Использование изотерм поверхностного натяжения и адсорбционного уравнения Гиббса для расчета избыточной адсорбции ПАВ и изотермы адсорбции. Уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра как следствие совместного рассмотрения уравнений Гиббса и Шишковского. Взаимосвязь эмпирических параметров уравнения Шишковского с параметрами уравнения Ленгмюра, их определение из опытных данных. Уравнение Фрумкина. Поверхностная активность и ее изменение в гомологических рядах ПАВ. Правило Дюкло-Траубе. Строение поверхностных монослоев растворимых ПАВ и расчет характеристик молекул ПАВ из экспериментальных данных.
8 Адсорбция на границе раствор - твердое тело.Молекулярная адсорбция из растворов, влияние природы адсорбента, растворителя и растворенного вещества на характер адсорбции. Правило уравнивания полярностей Ребиндера. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Избирательная адсорбция ПАВ и расчет избыточной адсорбции из экспериментальных данных. Использование уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха для описания изотермы адсорбции. Расчет параметров уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха и удельной поверхности адсорбента.
Адсорбция из растворов электролитов. Ионнообменная адсорбция, ее особенности и практическое применение. Природные и синтетические иониты. Использование ионного обмена в процессах обессоливания и снижения жесткости природной воды.
Закономерности получения гидрозолей малорастворимых веществ методом химической конденсации и гидролиза, пептизация осадков. Правило Фаянса-Панета. Строение коллоидных мицелл. Получение ультрадисперсных порошков оксидов металлов методом золь-гель технологии.
9 Свойства растворов коллоидных ПАВ.Строение и размер молекул коллоидных ПАВ. Гидрофильно-липофильный баланс. Классификация и ассортимент ПАВ. Мицеллообразование в растворах коллоидных ПАВ и факторы, влияющие на переход мицеллярной формы в молекулярную и обратно. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ), основные методы определения ККМ. Строение прямых и обратных мицелл при различных концентрациях ПАВ. Солюбилизация. Практическое использование мицеллярных растворов коллоидных ПАВ в химии, нефтедобыче, биологии, быту (механизм моющего действия). Экологические последствия попадания синтетических ПАВ в поверхностные воды.
10 Электроповерхностные свойства дисперсных систем.Образование и модели строения двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Потенциал поверхности. Падение потенциала в пределах диффузной части двойного слоя, уравнение Гуи-Чепмена. Взаимосвязь заряда поверхности с поверхностным натяжением на границе раздела фаз. Уравнение Липпмана. Электрокапиллярные кривые. Электрокинетические явления, граница скольжения и электрокинетический потенциал. Изменение характеристик двойного электрического слоя и величины электрокинетического потенциала под действием индифферентных и неиндифферентных электролитов. Электрофорез, электроосмос, потенциалы седиментации и течения. Уравнение Гельмгольца - Смолуховского. Экспериментальное определение электрокинетического потенциала. Изоэлектрическое состояние в дисперсных системах. Перезарядка поверхности коллоидных частиц, зоны коагуляции. Методы определения изоэлектрической точки. Практические приложения электрокинетических явлений.
11 Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем.Седиментационный анализ полидисперсных систем. Закон Стокса и границы его применимости. Закономерности оседания частиц суспензий под действием силы тяжести и расчет их радиусов из экспериментальных данных. Кривая седиментации, уравнение Сведберга – Одена. Предел седиментации и его экспериментальное определение. Использование седиментационной кривой для построения интегральной и дифференциальной кривых распределения частиц суспензии по размерам.
Явления, наблюдающиеся при прохождении света через дисперсные системы. Светорассеяние и светопоглощение, эффект Тиндаля. Уравнение Рэлея, границы его применимости и его анализ. Мутность белых золей и ее экспериментальное определение. Нефелометрия и турбидиметрия. Определение размеров коллоидных частиц белых золей оптическими методами. Эмпирическое уравнение Геллера и методика определения размера частиц на основе спектра мутности. Светорассеяние в природе и его практическое использование.
12 Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем.Виды устойчивости дисперсных систем по Н.П. Пескову. Лиофильные и лиофобные дисперсные системы. Понятие о расклинивающем давлении и его составляющих. Электростатический, адсорбционно-сольватный, структурно-механический и энтропийный факторы устойчивости. Энергия притяжения между частицами. Основы теории устойчивости лиофобных золей ДЛФО (качественное рассмотрение). Соотношения между силами отталкивания и притяжения коллоидных частиц в зависимости от расстояния между ними. Потенциальные кривые взаимодействия коллоидных частиц. Коагуляция лиофобных дисперсных систем. Кинетика коагуляции. Быстрая и медленная коагуляция. Теория Смолуховского. Коагуляция электролитами, нейтрализационный и концентрационный механизмы коагуляции. Обоснование начала быстрой коагуляции в рамках теории ДЛФО. Порог коагуляции и его экспериментальное определение. Правило Шульце-Гарди и его обоснование в теории ДЛФО для случая коагуляции частиц с высокозаряженной поверхностью. Правило Эйлерса – Корфа для случая коагуляции частиц со слабозаряженной поверхностью. Коагуляция смесью электролитов. Гетерокоагуляция. Методы стабилизации лиофобных дисперсных систем. Коллоидные примеси в природных водах, условия осуществления и особенности коагуляционных процессов при осветлении и обесцвечивании природных и очистке сточных вод. Флокулянты.
13 Вязкость свободнодисперсных систем и растворов ВМС.Уравнение Эйнштейна. Экспериментальное определение вязкости жидкостей с помощью капиллярного вискозиметра. Уравнение Пуазейля. Реологические характеристики растворов полимеров и использование измерений вязкости для определения средней молекулярной массы ВМС. Уравнения Штаудингера, Марка-Куна-Хаувинка и Хаггинса для растворов полимеров. Реологические свойства растворов амфотерных полиэлектролитов - белков. Изоэлектрическая точка белка, ее экспериментальное определение (вискозиметрия, светорассеяние) и практическое использование. Разделение смесей белков методом электрофореза. Структурообразование в дисперсных системах и растворах ВМС. Возникновение и развитие пространственных структур. Природа контактов между элементами структур. Периодические структуры. Образование и строение гелей и студней. Тиксотропия. Явление синерезиса.
14 Эмульсии– классификация и методы получения, стабилизация эмульсий. Пены – получение, их устойчивость, основы пеногашения.
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ и вопросы к коллоквиуму
ПО КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ
РАБОТА № 1
“Исследование связи между поверхностным натяжением и адсорбцией на границе раствор ПАВ - воздух, определение параметров уравнений Ленгмюра и Шишковского и характеристик адсорбционного слоя. Проверка выполнения правила Дюкло-Траубе ”
1) Физический смысл поверхностного натяжения (ПН). Какую качественную информацию о веществах можно получить из сравнения величин их ПН? Влияние температуры на величину ПН. Взаимосвязь между поверхностной энергией и ПН.
2) Поверхностно активные (ПАВ) и поверхностно инактивные (ПИАВ) вещества.
3) Адсорбционные уравнение Гиббса и методика расчета величины избыточной адсорбции (Г) на границе раствор ПАВ–воздух на основе экспериментальной зависимости ПН от концентрации ПАВ.
4) Поверхностная активность, ее расчет. Правило Дюкло–Траубе для гомологических рядов низкомолекулярных ПАВ. Сравнение хода концентрационных зависимостей ПН и Г в гомологических рядах низкомолекулярных ПАВ.
5) Использование уравнения Ленгмюра для определения величин Г¥, Кадс., d и Sо, их зависимость от размера углеводородного радикала и природы функциональной группы молекулы ПАВ. Уравнение Шишковского, расчет его параметров на основе параметров уравнения Ленгмюра. Проверка применимости уравнения Шишковского для полученных зависимостей ПН от концентрации ПАВ..
6) Экспериментальные методы определения величин ПН жидкостей (метод наибольшего давления в пузырьке, метод отрыва кольца, сталагмометрический метод).
РАБОТА № 2
“Изучение адсорбции ПАВ из растворов на твердом адсорбенте и определение его удельной поверхности. Применение уравнений Ленгмюра и Фрейндлиха для описания адсорбции органических кислот на активированном угле ”
1) Условия конкурентной и избирательной адсорбции из растворов на твердых адсорбентах. Правило уравнивания полярностей. Ориентация молекул ПАВ в поверхностном слое. Расчет избыточной адсорбции ПАВ из экспериментальных данных и его теоретическое обоснование.
2) Признаки изотермы адсорбции ленгмюровского типа. Модельные и эмпирические уравнения, описывающие изотерму избирательной адсорбции из раствора на твердом адсорбенте. Расчет параметров уравнений из экспериментальных данных.
3) Определение величины удельной поверхности адсорбента.
4) Полимолекулярная адсорбция, вид ее изотермы и расчет величины удельной поверхности по теории БЭТ.
РАБОТА № 3
“Синтез гидрозоля гидроксида железа, изучение его коагуляции электролитами и стабилизации водорастворимыми коллоидными ПАВ и ВМС. Проверка выполнения правила Шульце-Гарди ”
1) Получение золей малорастворимых веществ методом химической конденсации. Мицелла и ее строение. Гидрофильные и гидрофобные золи и факторы их устойчивости.
2) Влияние электролитов на характеристики ДЭС на поверхности частиц дисперсной фазы. Коагуляция золей электролитами – концентрационный и нейтрализационный механизмы. Зоны коагуляции.
3) Качественные аспекты теории ДЛФО коагуляции электролитами гидрофобных золей.
4) Условие быстрой коагуляции и обоснование фотометрического способа определения порога коагуляции, его зависимость от заряда коагулирующего иона. Правило Шульце-Гарди и его обоснование в теории ДЛФО.
5) Особенности коагуляции гидрофильных золей. Коллоидные примеси природных вод. Осветление и обесцвечивание природных вод методом взаимной коагуляции. Примеры используемых коагулянтов и флокулянтов.
6) Механизм коллоидной защиты гидрозолей. Защитное число.
РАБОТА № 4
“Турбидиметрическое определение размеров частиц дисперсных систем, подчиняющихся закону Релея (мицеллярные растворы коллоидных ПАВ (олеат натрия)) и не подчиняющихся закону Релея – метод спектра мутности (гидрозоль канифоли, полистирольный латекс) ”
1) Мицеллобразование в растворах коллоидных ПАВ. Строение прямых и обратных мицелл. Получение гидрозоля канифоли. Латексы. Белые золи.
2) Явления, наблюдаемые при прохождении света через дисперсные системы. Светорассеяние и светопоглощение, эффект Тиндаля. Оптическая плотность и мутность, установление связи между ними.
3) Условия применимости уравнения Рэлея и определение на его основе размеров коллоидных частиц белых золей и мицелл коллоидных ПАВ (турбидиметрия).
4) Отклонения от закона Рэлея. Эмпирическое уравнение Геллера и методика определения размера частиц на основе спектра мутности.
5) Светорассеяние в природе и его практическое использование.
РАБОТА № 5
“Определение электрокинетического потенциала золя методом макроэлектрофореза”
1) Природа и виды электрокинетических явлений.
2) Распределение электрического потенциала в ДЭС и z- потенциал (ЭКП). Влияние электролитов на параметры ДЭС и ЭКП. Изоэлектрическое состояние в дисперсных системах и его признаки.
3) Электрофоретическое определение z- потенциала. Уравнение Гельмгольца–Смолуховского.
РАБОТА № 6 , 6а
“Определение средней молярной массы ВМС по вязкости их растворов” “Определение изоэлектрической точки белка по зависимости вязкости и мутности его растворов от рН среды”
1) Признаки растворов ВМС как коллоидных систем. Уравнение Эйнштейна для вязкости свободнодисперсных систем и причина отклонения от него в случае растворов ВМС.
2) Уравнение Пуазейля для стационарного ламинарного течения жидкости и его использование для определения вязкости с помощью капиллярного вискозиметра.
3) Реологические характеристики растворов полимера – вязкость, а также относительная, удельная, приведенная и характеристическая вязкости; их размерность и расчет из экспериментальных данных.
4) Модельное уравнение Штаудингера и эмпирическое уравнение Марка–Куна–Хаувинка, устанавливающие связь между характеристической вязкостью и средней молярной массой полимера.
5) Белки как амфотерные электролиты, их ионизация по кислотному и основному типу. Влияние рН среды на заряд молекул белка. Изоэлектрическое состояние и изоэлектрическая точка (ИЭТ) белка. Методы экспериментального определения ИЭТ (вискозиметрия, светорассеяние) и ее практическое использование. Качественная взаимосвязь между величиной ИЭТ (рН<, >, = 7) и числом кислотных и основных групп в белковой молекуле, а также константами их ионизации.
РАБОТА № 7
“Седиментационный анализ суспензий методом непрерывного взвешивания осадка”
1) Закон Стокса и границы его применимости. Закономерности оседания частиц под действием силы тяжести и расчет их эффективных радиусов из экспериментальных данных. Константа седиментации.
2) Вид кривых седиментации для моно– , би–, ... и полидисперсных суспензий. Определение предела седиментации по экспериментальным данным.
3) Методика обработки седиментационной кривой при построении интегральной и дифференциальной кривых распределения частиц по размерам. Вид этих зависимостей для моно-, би- и полидисперсных суспензий. Наиболее вероятный радиус частиц. Расчет содержания в системе частиц определенной фракции по интегральной и дифференциальной кривым распределения.
4) Пикнометрическое определение плотности порошков.
Индивидуальная контрольная работа
Задачник:Расчеты и задачи по коллоидной химии /под редакцией В.И. Барановой. - М.: Высшая школа, 1989.– 288 с.
1 Обработка результатов полимолекулярной адсорбции газов и паров на твердом адсорбенте по методу БЭТ и Арановича ( задачи II. 4.1 – II 4.19 , с 44-46).
2 Определение предельного адсорбционного объема адсорбента по изотерме адсорбции, использование характеристической кривой для построения изотермы адсорбции при разных температурах ( задачи II. 4. 20 – II. 4. 34, с. 46 - 49).
3 Построение кривой капиллярной конденсации, интегральной и дифференциальной кривых распределения объема пор адсорбента по радиусам ( задачи II. 4. 39 – II. 4. 53,
с. 49 - 52).
4 Расчет и построение интегральной и дифференциальной кривых распределения объема пор по радиусам по данным порограмм ( задачи II. 4.54 – II. 4. 68, с. 52 - 55).
5 Проверка теории быстрой коагуляции на основе опытных данных ( задачи VI. 11. 38 – VI. 11. 46, с. 176 - 177).
КАЛЕНДАРНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
Лекций и лабораторных занятий по курсу « Коллоидная химия»
| № | Наименование разделов, тем | Количество часов по учебному плану | ||||
| Максимальная нагрузка студентов (часов) | Аудиторная нагрузка | Самостоятельная работа | ||||
| Всего | В том числе | |||||
| Лекции | Лабораторная работа | |||||
| 1. | Признаки дисперсных систем | – | ||||
| Термодинамика поверхностного слоя | – | |||||
| Адсорбция на границе раствор-газ | 6(работа № 1) | |||||
| Свойства растворов коллоидных ПАВ | – | |||||
| Молекулярно-кинетические и оптические свойства дисперсных систем | 6 (работа № 4, 7) | |||||
| Электроповерхностные свойства дисперсных систем | 6(работа № 5) | |||||
| Адгезия и когезия | – | |||||
| Капиллярные явления | – | |||||
| Диспергирование и конденсация | – | |||||
| Адсорбция на границе твердое тело - газ | – | |||||
| Адсорбция на границе раствор - твердое тело | 6 (работа № 2) | |||||
| Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем | 6 (работа № 3) | |||||
| Вязкость свободнодисперсных систем и растворов ВМС | – | 6 (работа № 6, 6а ) | ||||
| Эмульсии и пены | – | – | – | |||
| Итого |
Экзаменационные вопросы по коллоидной химии
1 Классификация дисперсных систем. Особенности ультрамикрогетерогенного состояния (наносостояния).
2 Седиментационный анализ суспензий и эмульсий.
3 Оптические методы исследования дисперсных систем.
4 Поверхностное натяжение однокомпонентных жидкостей. Влияние химической природы и температуры.
5 Капиллярное давление. Закон Лапласа. Капиллярная постоянная.
6 Влияние кривизны поверхности на давление насыщенного пара и растворимость вещества. Изотермическая перегонка и капиллярная конденсация.
7 Смачивание. Закон Юнга. Краевой угол; термодинамические условия смачивания и растекания. Влияние ПАВ на краевые углы.
8 Методы измерения поверхностного натяжения.
9 Избирательное смачивание. Закон Юнга. Гидрофильные и гидрофобные поверхности твердых тел и порошков.
10 Термодинамика поверхностных явлений в однокомпонентных системах. Уравнение Гиббса для плоской поверхности раздела фаз.
11 Межфазное натяжение и работа адгезии. Правило Антонова.
12 Термодинамика поверхностных явлений в двухкомпонентных системах. Адсорбционное уравнение Гиббса.
13 Классификация ПАВ по молекулярному строению и механизму действия.
14 Поверхностное натяжение растворов ПАВ. Поверхностная активность. Уравнение Шишковского.
15 Строение адсорбционных слоев ПАВ на поверхности раздела раствор-газ. Динамический характер адсорбционного равновесия. Уравнение Ленгмюра.
16 Адсорбция ПАВ на поверхности раздела раствор-газ. Связь уравнений Гиббса, Ленгмюра и Шишковского.
17 Поверхностная активность. Теоретическое обоснование правила Дюкло-Траубе.
18 Строение адсорбционных слоев на поверхности раздела раствор ПАВ-воздух и определение молекулярных размеров ПАВ.
19 Адсорбция ПАВ из растворов на поверхности твердых тел. Правило уравнивания полярностей Ребиндера. Модифицирующее действие ПАВ.
20 Двойной электрический слой; его образование и строение.
21 Изменение потенциала в двойном электрическом слое для сильно и слабо заряженных поверхностей.
22 Ионный обмен в дисперсных системах.
23 Электрокинетические явления. Теория электрофореза и электроосмоса (уравнение Гельмгольца-Смолуховского).
24 Влияние индифферентных и неиндифферентных электролитов на электрокинетический потенциал.
25 Гомогенное образование зародышей новой фазы при фазовых переходах (теория Гиббса-Фольмера).
26 Химические методы получения коллоидных систем (наносистем). Строение мицелл гидрофобных золей.
27 Пены. Строение. Способы стабилизации пен. Основные применения.
28 Эмульсии. Классификация эмульсий. Методы определения типа эмульсий. Основные применения.
29 Стабилизация эмульсий и обращение фаз. Принцип подбора эмульгаторов. Коалесценция в эмульсиях.
30 Седиментационная и агрегативная устойчивость дисперсных систем.
31 Факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем.
32 Структурно-механический барьер по Ребиндеру как фактор устойчивости дисперсных систем.
33 Коагуляция гидрофобных коллоидов электролитами. Теоретическое обоснование правила Шульце-Гарди.
34 Влияние электролитов на электрокинетический потенциал. Зоны коагуляции.
35 Кинетика быстрой коагуляции. Теория Смолуховского.
36 Теория устойчивости гидрофобных золей (теория ДЛФО).
37 Лиофильные коллоидные системы. Мицеллообразование в водных и неводных средах.
38 Мицеллообразование и солюбилизация в прямых и обратных мицеллах. Микроэмульсии.
39 Структурообразование в дисперсных системах. Основные типы структур.
40 Дисперсные структуры с фазовыми контактами, их образование и механические свойства.
41 Коагуляционные структуры. Природа контактов. Тиксотропный эффект.
42 Реологические свойства свободнодисперсных систем. Уравнения Ньютона и Эйнштейна. Неньютоновские жидкости.
43 Реологические свойства связнодисперсных систем. Уравнение Бингама.
44 Адсорбционное понижение прочности (эффект Ребиндера). Формы проявления; термодинамическое обоснование. Практическое использование эффекта Ребиндера.