Поверхневі явища І дисперсні системи вступ Традиційно дисципліна «Поверхневі явища І дисперсні системи»

13. Аэрозоли. Стійкість і руйнування.

1 км² Землі викидає в рік 20т аерозолей . Це системи з твердою або рідкою дисперсною фазою і газоподібним дисперсійним середовищем. Вони відрізняються крайньої агрегативной нестійкістю. Ці системи мають лише кінетичну стійкість. Число часток у них не може бути більше 10⁷ (гідрозоль 10¹⁶). Константа коагуляції аерозолей значно вище К коагуляції гідрозолів. На скорость їхньої коагуляції впливають звукові коливання і конвективні потоки.

Стійкість аерозолей визначається механізмом їхнього походження. При механічному диспергуванні . Найбільш стабільні тумани, одержувані при конденсації пересичених пар, гідролізі ряду газів (TiCl₄), при термічному розкладанні деяких солей, при виробництві H₂SO₄, H₃PO₄, HCl і менше. Вся атмосфера Землі являє собою аеродисперсну систему (частки води, солей, мікроорганізми, спори рослин і т.д.).

Руйнування аерозолей проводиться наступними методами:

1. Механічними (пиловловлювачі, циклони, скрубери) -

2. Електричними (електофільтри, у яких генеруються негативно заряджені іони й електрони, що віддають свій заряд часткам при русі в електричному полі) -

3. Фільтруванням

4. Конденсація пар рідини в середовищі аерозолей, що приводить до їхньої коагуляції. Аерозольні балони – викид під дією тиску насиченої пари над рідиною. Пропеленти – фреони F – 22, F – 114.

14. Суспензії. Забезпечення їхньої стійкості.

Suspensio – підвішування. Дисперсійні системи з твердою дисперсною фазою і рідким дисперсійним середовищем. Мають велику схильність до седиментації. Для одержання агрегативно і седиментационно стійких суспензій необхідно:

1. забезпечити диспергування до необхідного ступеня дисперсності. Какао, щоб не осідало 10 хв, повинне мати . Шоколад має (це затверділа суспензія) – середовище какао-олія, фази всі інші.

2. підбір дисперсного середовища, що змочує частки дисперсної фази (сажа – вода – хитлива, сажа – бензол – стійка)

3. підбір і введення в систему речовин стабілізаторів (ПАР, що утворять на частках дисперсної фази захисну плівку, яка перешкоджає процесові коагуляції) – желатин, крохмаль, сапоніни, альбуміни і т.д.

15. Гелі

Гелями називаються структури, утворені колоїдними частками або молекулами полімерів у формі найпростіших сіток, чарунки яких звичайно заповнені розчином.

Займають проміжне положення між розчинами і твердими полімерами (м'ясо, клітинні оболонки, адсорбенти).

Гели бувають тендітними, утвореними колоїдними частками SiО₂, TiО₂, і еластичними (желатин,каучук, полімери). Тендітні гелі мають твердий каркас і не змінюють свій об’єм при висушуванні, тому називаються ненабухаючі. Утворюються при коагуляції золів з наступним ущільненням їхньої структури. До ущільнення структури можливий зворотний перехід гелю в золь. Взаємнооборотній перехід золя в гель називається тіксотропія. Зворотній перехід гелю в золь відбувається при нагріванні або механічному впливі.

Еластичні гелі називаються студнями. Завдяки гнучкості молекулярних ланцюгів у просторовій сітці вони легко змінюють свій об’єм при поглинанні або віддачі розчинника. Об’єм холодцю може зростати в десятки разів. Процес поглинання розчинника називається набряканням. Воно може бути необмеженим і тоді гель переходить у золь (набрякання каучуку в бензині).

Еластичні гелі або студні утворюються, як правило, за рахунок зниження розчинності дисперсної фази в розчиннику (зниження температури). Якщо процес їх застуднювання передує досягненню рівноваги між дисперсною фазою і дисперсним середовищем, або за рахунок старіння, то відбувається розшарування холодцю на більш щільний осад і шар рідини. Процес мимовільного розшарування гелю називається синерезисом. Має практичне значення: рідина поділяється на вільну і зв'язану (входить у сольватную оболонку). У дитин вона 70%, у людей похилого віку <40% – дряблость шкіри, зморшки.

16. Експериментальні методи вивчення поверхонь.

Щоб зрозуміти суть процесів, що відбуваються на поверхні, необхідно знати кількість адсорбційних молекул, хімічний склад поверхні, порядок розташування компонентів, їхню енергетичну однорідність і т.д. Звичайні методи хімічного і рентгеноструктурного аналізу для цього непридатні.

Найбільш простий спосіб визначення числа молекул, адсорбованих на твердій поверхні, складається в прямому вимірі. Так при адсорбції газу визначають:

1. 
   р газової фази до і після адсорбції на порошкоподібному матеріалі.
   
2. 
   надточним зважуванням (гравіметрія) для розчинів:
   
3. 
   хімічний аналіз розчину
   
4. 
   фотометрія при адсорбції пофарбованих з'єднань.
   

Дуже ефективний метод температурно-програмувальної десорбції (ТПД) зразок з речовиною, що адсорбується нагрівають зі строго визначеною швидкістю й одночасно мас-спектрометричним аналізом визначають кількість молекул, що десорбуються та їхню енергетичну однорідність.

Спектр десорбції Н₂, адсорбованого на W.

Якісний аналіз хімічного складу можуть дати методи ЯМР і ЕПР, однак для першого речовина повинна бути магніточутливою, а для другого в речовині повинні бути неспарені електрони (радикали).

Найбільш ефективними сучасними методами дослідження поверхні по хімічному складі є:

• 
  ультрафіолетова фотоелектронна спектроскопія (УФЕС)
  
• 
  рентгенівська фотоелектронна спектроскопія (РФЕС).
  

Суть їх у тім, що тверде тіло опромінюють ультрафіолетовим або м'яким рентгенівським випромінюванням у результаті з атомів вибиваються електрони з зовнішніх або внутрішніх оболонок.

Енергія падаючих квантів (hν), кінетична енергія випущеного електрона (Е_к) і енергія зв'язку електрона (Е_в) зв'язані співвідношенням

Е_к= hν – Е_в

Е_к визначають за допомогою аналізаторів, тому використовуючи монохроматичне випромінювання hν можна знайти Е_в, величина якої однозначно зв'язана з видом хімічного елемента.

Така техніка одержала назву «ЕСХА»