Агрегатное состояние дисперсной фазы	Агрегатное состояние дисперсионной среды	Название системы	Примеры
г	г	Аэрозоли	Атмосфера Земли
ж	г		Туман, слоистые облака
тв	г		Дымы, пыли, перистые облака
г	ж	Газовые эмульсии, пены	Газированная вода, мыльная пена, лечебный кислородный коктейль, пивная пена
ж	ж	Эмульсии	Молоко, масло сливочное, маргарин, кремы и т.д.
тв	ж	Лиозоли, суспензии	Лиофобные коллоидные растворы, суспензии, пасты, краски и т.д.
г	тв	Твердые пены	Пемза, твердые пены, пенопласт, активированный уголь, пенобетон, хлеб, пористые тела в газе и т.д.
ж	тв	Твердые эмульсии	Вода в парафине, природные минералы с жидкими включениями, пористые тела в жидкости
тв	тв	Твердые золи	Сталь, чугун, цветные стекла, драгоценные камни, золь золота в стекле (рубиновое стекло)

Классификация по взаимодействию дисперсной фазы
и дисперсионной среды (по межфазному взаимодействию)

Эта классификация пригодна только для систем с жидкой дисперсионной средой. Г. Фрейндлих предложил подразделить ДС на два вида:

1) лиофобные, в них дисперсная фаза не способна взаимодействовать с дисперсионной средой, а следователь­но, и растворяться в ней, к ним относятся коллоид­ные растворы, микрогетерогенные системы;

2) лиофильные, в них дисперсная фаза взаимодействует с дисперсионной средой и при определенных условиях способна в ней растворяться, к ним относятся ра­створы коллоидных ПАВ и растворы ВМС.

Классификация по межчастичному взаимодействию

Согласно этой классификации ДС подразделяют на:

1. 
   свободнодисперсные (бесструктурные);
   
2. 
   связнодисперсные (структурированные).
   

---

В свободнодисперсных системах частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом и способны независимо передвигаться в дисперсионной среде.

В связнодисперсных системах частицы дисперсной фазы связаны друг с другом за счет межмолекулярных сил, образуя в дисперсионной среде своеобразные пространствен­ные сетки или каркасы (структуры). Частицы, образую­щие структуру, не способны к взаимному перемещению и могут совершать только колебательные движения.

31 свободная поверхностная энергия. Поверхностное натяжение

2.1. ПРИРОДА ПОВЕРХНОСТНОЙ ЭНЕРГИИ

Дисперсные частицы и дисперсионная среда относят­ся к различным фазам. Система может состоять из разных фаз только в том случае, если межмолекулярные взаимодействия в граничных фазах различны.




Рис. 2.1. Схема возникновения

поверхностной энергии
В системе, состоящей из жидкости (фаза 1) и газа (фаза 2), и силы межмолекулярного взаимодействия в жидкости F_1-1 больше сил взаимодействия между молекулами газа F_2-2. Возникает вопрос: какие межмолекулярные взаимодействия реализуются на межфазной поверхности? Молекула А (рис. 2.1) внутри жидкости окружена со всех сторон другими молекулами. Силы взаимодействия при этом взаимно уравновешиваются. На молекулу B, находящуюся на межфазной поверхности, с одной стороны действуют молекулы жидкости, а с дру­гой – молекулы газа. По­скольку F_1-1 > F_2-2, возника­ет результирующая сила Р, направленная в глубь жидко­сти. Эту силу часто называют внутренним давлением:

.

Чем сильнее различаются межмолекулярные взаимодействия в граничащих фазах, тем больше внутреннее давление. Внутреннее давление Р стремится втянуть молекулу в глубь фазы 1.

Чтобы образовать межфазную поверхность, необходи­мо перевести часть молекул из объема жидкости на по­верхность. Для этого надо совершить работу против внутреннего давления. Очевидно, чем оно больше, тем больше энергии требуется затратить. Эта энергия сосредоточивается в молекулах, находящихся на поверхности, и назы­вается поверхностной энергией.

2.2. ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ

---

Наиболее важной характеристикой поверхности является поверхностное натяжение. Оно характеризует избыток поверхностной энергии, приходящийся на единицу площади межфазной поверхности.

Поверхностное натяжение (σ) равно термодинамически обратимой, изотермической работе, которую надо совершить, чтобы увеличить площадь межфазной поверхности на единицу.

, или ,

где δA_обр – термодинамически обратимая работа, затра­ченная на образование поверхности площадью d< S_1,2, так как работа совершается над системой, то она является отрицательной:

,

где F – свободная энергия, т.е. энергия, за счет которой можно произвести работу.



Таким образом, поверхностное натяжение – это удельная свободная поверхностная энергия, т. е. свободная поверхностная энергия, приходящаяся на единицу межфазной поверхности.

Поверхностное натяжение характеризует различия в интенсивности межмолекулярных взаимодействий граничащих фаз. Чем больше эти различия, тем больше σ. Для границы «конденсированная фаза (твердая или жидкая) – воздух» можно пренебречь межмолекулярными взаимодействиями в воздухе ( ) и, значит, поверхностное натяжение характеризует интенсивность межмолекулярных сил в конденсированной фазе.

Поверхностное натяжение индивидуальных веществ на границе с газом понижается с повышением температуры: , причем температурный коэффициент имеет практически постоянное отрицательное значение вплоть до температур, близких к критической. При кри­тической температуре исчезает различие между граничащими фазами, и поверхностное натяжение становится равным нулю.

32 Явление смачивания. Флотация

Смачивание

---

Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности: молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность; молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность. Несмачивание - физическое явление отсутствия смачивания жидкостью поверхности материала. Смачивание — физическое взаимодействие жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание бывает двух видов Иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью) Контактное (состоит из 3х фаз - твердая, жидкая, газообразная

Флотация Флотация (фр.  flottation, от flotter — плавать) — один из методов обогащения полезных ископаемых, который основан на различии способности минералов удерживаться на межфазовой поверхности, обусловленный различием в удельных поверхностных энергиях. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы минералов избирательно закрепляются на границе раздела фаз, обычно газа и воды, и отделяются от гидрофильных (хорошо смачиваемых водой) частиц. При флотации пузырьки газа или капли масла прилипают к плохо смачиваемым водой частицам и поднимают их к поверхности. Флотация применяется также для очистки воды от органических веществ и твёрдых взвесей, разделения смесей, ускорения отстаивания в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. В зависимости от характера и способа образования межфазных границ (вода — масло — газ), на которых происходит закрепление разделяемых компонентов (см. Поверхностно-активные вещества) различают несколько видов флотации.

Масляная флотация была предложена первой. При перемешивании измельченной руды с маслом и водой сульфидные минералы избирательно смачиваются маслом и всплывают вместе с ним на поверхность воды, а порода (кварц, полевые шпаты) осаждается.

Пленочная. Способность гидрофобных минеральных частиц удерживаться на поверхности воды, в то время как гидрофильные тонут в ней

---

Пенная — при которой через смесь частиц с водой пропускают мелкие пузырьки воздуха, частицы определённых минералов собираются на поверхности раздела фаз «воздух-жидкость», прилипают к пузырькам воздуха и выносятся с ними на поверхность в составе трехфазной пены (с добавлением пенообразователя, который регулирует устойчивость пены). Пену в дальнейшем сгущают и фильтруют

. Электрофлотация — перспективный метод для применения в химической промышленности, заключается во всплытии на поверхности жидкости дисперсных загрязнений за счет выделения электролитических газов и флотационного эффекта

33 Адсорбция на поверхности раздела фаз

Адсорбцией называется самопроизвольное изменение концентрации компонента в поверхностном слое по сравнению с его концентрацией в объеме фазы.

Более плотную фазу (определяющую форму поверхности) принято называть адсорбентом; вещество, молекулы которого могут адсорбироваться – адсорбтивом; уже адсорбированное вещество – адсорбатом. Процесс, обратный адсорбции, называют десорбцией.

В зависимости от природы адсорбционных сил, адсорбция может быть физической и химической.

Физическая адсорбция обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия.

Если молекулы полярны, возникают ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия. В случае неполярных молекул возможны только дисперсионные взаимодействия.

Особенности физической адсорбции:

1. Обратимость. Имеет место динамическое равно­весие:

Сорбция ↔ Десорбция.

Десорбция обусловлена тепловым движением. При адсорбции на поверх­ности возникает адсорбционный комплекс.

При десорбции комплекс разрушается и адсорбтив выделяется в химически неизменном виде.

2. Малая специфичность. На полярных адсорбентах адсорбируются полярные вещества, на неполярных – неполярные.

3. Незначительная теплота адсорбции (теплота, ко­торая выделяется при адсорбции). Она составляет всего 8–40 кДж/моль, т. е. соизмерима с теплотой конденсации.

4. С повышением температуры адсорбция уменьшается, так как увеличивается скорость десорбции.

Химическая адсорбция (хемосорбция) возникает в ре­зультате химической реакции между адсорбтивом и ад­сорбентом с образованием нового поверхностного соединения

---

Смотрите также файлы

• Император ГоНидзё родился как принц Рёфуку в 1288 году в Японии. Он был вторым сыном императора Фукимия и его жены, императрицы Фукико.docx

• Анимационная деятельность на примере гостиницы .docx

• Доклад на тему Проблема человеческой свободы Выполнил(а) студент(ка) группы лд13 Гасанова Лейла Абакан, 2023.docx

• Исследование современных направлений развития в области разработки интерфейса цифрового продукта.docx

• Контрольная работа по дисциплине Выполнение работ по профессии Оператор по исследованию скважин.docx