авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«1. Информация из ФГОС, относящаяся к дисциплине 1.1. Вид деятельности выпускника Дисциплина охватывает круг вопросов, относящихся к таким видам деятельности выпускника как ...»

-- [ Страница 2 ] --

По дисперсности аэрозоли имеют большой диапазон: от высокодис персных и грубодисперсных. Особенности аэрозолей связаны с тем, что и частицы, и среда находятся в свободном состоянии. Известно, что при нормальных условиях в воздухе средний пробег молекул составляет около 0,1 мкм. Для радиуса частиц дисперсной фазы r 5 мкм размер превыша ет средний свободный пробег молекул и закон Стокса в аэрозолях приме ним.

Для r 0,001 мкм (1 нм) на все частицы будут распространяться за коны молекулярно-кинетической теории (частицы рассматриваются как большие молекулы, движущиеся среди малых).

Промежуточная область размеров находится между 0,001 мкм и мкм и называется переходной. Для неё характерны переходные режимы (от молекулярно-кинетического к гидро- или аэродинамическому). В таких условиях для силы трения при движении частиц в газообразной среде ис Fтр 6 r w пользуют формулу Кеннингена:, в которой K 1 K / r экспериментально определяемый коэффициент, равный 0,8-1,5. При K K 1 уравнение принимает форму закона Стокса, а при r r уравнение отвечает выводам молекулярно-кинетической теории.

Золи обладают достаточно высокой степенью дисперсности и кине тически устойчивы в гравитационном поле. Осаждению очень мелких ча стиц мешают даже незначительные толчки, перепады температуры и т.д.

Частицы золей вовлекаются в тепловое движения и диффузию, для осу ществления седиментации таких систем используется центрифугирование.

При рассмотрении седиментации дисперсных систем важным явля ется соотношение седиментации и диффузии. Несмотря на малые размеры частицы в золях вовлечены не только в диффузию и тепловое движение, на них действует и гравитационное поле. И наоборот, диффузия в гетеро генных системах может тормозить оседание. Количественное соотношение между диффундирующим и седиментирующим потоками характеризует d iдиф kБТ поведение частиц в дисперсных системах:. Чем V g ( 0 ) dx iсед больше разность плотностей частицы и среды, тем значительнее влияние седиментации на движение частиц.

Если iдиф iсед, седиментацией можно пренебречь (в ультрамикроге терогенных системах). Если iдиф iсед, можно не учитывать диффузию (в микрогетерогенных системах.

В золях через определенное время может наступить момент, когда диффузионный поток станет равным диффузионному: iдиф = iсед, наступит диффузионно-седиментационное равновесие.

ЛЕКЦИЯ Электрокинетические явления Электрокинетическими называются явления движения, возникаю щие на границе твердое тело – раствор при наложении электрического по ля. Дисперсным системам свойственны явления: электрофорез, электроос мос, потенциал течения (протекания или эффект Квинке) и потенциал оса ждения (оседания, седиментации или эффект Дорна).

По причинно – следственным связям эти явления делятся на две группы: явления, при которых относительное движение фаз обусловлено электрической разностью потенциалов (электрофорез, электроосмос) и яв ления, при которых относительное движение фаз вызывает возникновение электрической разности потенциалов (потенциал течения, потенциал осе дания).

Электрокинетические явления в дисперсных системах возможны при наличии на границе раздела фаз двойного электрического слоя, имеющего диффузное строение.

Элементарная частица дисперсной системы – мицелла – содержит нерастворимое в данной дисперсионной среде ядро. Чаще ядро - это моно кристалл или агрегат из нескольких микрокристалликов, но оно может иметь и аморфное строение (с течением времени в аморфном ядре может идти процесс кристаллизации). Поверхность ядра адсорбирует ионы элек тролита, находящиеся в дисперсионной среде, причем структуру кристал лической решетки могут достраивать только ионы, сходные с ионами, вхо дящими в состав ядра (правило Панета - Фаянса). Таким образом, поверх ность нерастворимого ядра мицеллы оказывается несущей определенный заряд. Ионы, адсорбированные непосредственно на ядре мицеллы, носят название потенциалопределяющих.

К заряженной поверхности притягиваются ионы противоположного знака (противоионы) из раствора и мицелла в целом электронейтральна. В результате на поверхности ядра мицеллы образуется двойной электриче ский слой (ДЭС) ионов. Этот слой состоит из адсорбционной и диффузи онной частей. Адсорбционный слой противоионов находится на расстоя нии молекулярного радиуса от заряженной поверхности. Между заряжен ной поверхностью и противоионами адсорбционного слоя существуют, помимо электростатических сил притяжения, ещё и силы адсорбционного притяжения, по величине превосходящие силы электростатического при тяжения. Поэтому противоионы адсорбционного слоя особенно прочно удерживаются поверхностью ядра мицеллы. Следующий слой проти воионов – диффузионный. Здесь притяжение к заряженной поверхности ядра идет главным образом за счет электростатических сил, а действие ад сорбционных сил незначительно. Ионы диффузионного слоя менее прочно связаны с ядром мицеллы.

Возникновение ДЭС на межфазных поверхностях является результа том взаимодействия соприкасающихся фаз благодаря избыточной поверх ностной энергии. Различают три возможных механизма образования ДЭС:

поверхностная ионизация;

избирательная адсорбция ионов электролитов, не входящих в состав веществ, образующих фазы (примесей);

ориентиро вание полярных молекул сопряженных фаз в результате их взаимодей ствия.

При относительном перемещении фаз происходит разрыв ДЭС по плоскости скольжения, проходящей по диффузионной части слоя (часть его ионов остается в дисперсионной среде). В результате дисперсная фаза и дисперсионная cреда оказываются противоположно заряженными. По тенциал, возникающий на плоскости скольжения при отрыве части диф фузного слоя ДЭС, называется электрокинетическим или - потенциалом (дзета-потенциал). Электрокинетический потенциал характеризует приро ду фаз и межфазного взаимодействия. Плоскость скольжения может нахо диться на разном расстоянии от межфазной поверхности, это расстояние зависит от скорости движения фаз, вязкости среды, природы фаз и др. фак торов. От этих же факторов зависит и значение электрокинетического по тенциала. По величине - потенциал всегда меньше потенциала диффуз ного слоя ДЭС на границе твердая частица – дисперсионная среда и это различие тем больше, чем меньше протяженность диффузной части.

Электрокинетический потенциал зависит от природы поверхности контактирующих фаз. Различают активные и инертные поверхности. Ак тивную поверхность имеют полиэлектролиты – полимеры, содержащие ионогенные группы, степень диссоциации которых определяет заряд по верхности, и многие неорганические оксиды – оксиды кремния, железа, алюминия и др. На таких поверхностях потенциал может достигать высо ких значений до 100 мВ и более.

Специфическая адсорбция вызывает уменьшение дзета-потенциала, если адсорбируются противоионы, т.к. они имеют заряд, противополож ный заряду поверхности. Такая адсорбция может привести к перезарядке поверхности, когда потенциал диффузного слоя и - потенциал будут иметь знаки, противоположные знаку межфазного потенциала.

Определяемые с помощью электрокинетических явлений знак и зна чение -потенциала используется для характеристики электрических свойств поверхностей при рассмотрении адсорбции, адгезии, агрегативной устойчивости дисперсных систем, структурообразования и др.

Электроосмос – направленное перемещение жидкости в пористом теле (мембране) под действием приложенной разности потенциалов, если по обе стороны от мембраны находятся электроды. Если к электродам приложить разность потенциалов, то противоионы диффузного слоя, энер гетически слабо связанные с поверхностью твердой фазы – мембраны из силикагеля, глинозема или других материалов, будут перемещаться к соот ветствующему электроду и благодаря молекулярному трению увлекать за собой дисперсионную среду (водный раствор). Чем больше потенциал диффузного слоя, тем больше переносчиков зарядов и тем выше скорость перемещения жидкости в пористом теле. Скорость течения жидкости и её направление при постоянной напряженности электрического поля опреде ляются свойствами мембраны и раствора. Изучение электроосмоса позво ляет определить знак и величину -потенциала, установить зависимость между скоростью переноса жидкости и характером поверхности.

В теории Гельмгольца-Смолуховского при выводе количественных соотношений используют допущения: толщина ДЭС много меньше радиу са пор и капилляров твердой фазы;

слой жидкости, непосредственно при легающий к твердой фазе, неподвижен, а движение жидкости в порах твердой фазы ламинарное и подчиняется законам гидродинамики;

распре деление зарядов в ДЭС не зависит от приложенной разности потенциалов;

твердая фаза является диэлектриком, а жидкость проводит электрический ток.

Уравнение Гельмгольца-Смолуховского чаще записывают относи u тельно дзета-потенциала:, где u 0 - линейная скорость движения 0 E потока;

- вязкость;

- диэлектрическая проницаемость среды, 0 - элек трическая константа;

Е - напряженность электрического поля (градиент электрического поля).

Скорость движения дисперсионной среды, отнесенная к напряжен ности электрического поля, называется электроосмотической подвижно u 0 стью u э0 : u э0.

E Линейная скорость может быть заменена на объемную: W u 0 S и W L s W u0 W L W L использованы варианты соотношения.

E S U S I R sI L I Сочетание приведенных уравнений позволяет по экспериментально опре деленным значениям величин объемной скорости, вязкости и электриче ской проводимости W,,, а также силы тока I рассчитать электрокинети ческий потенциал. В уравнениях U - внешняя разность потенциалов (напряжение на электродах), L - расстояние между электродами, S - попе речное сечение всех капилляров в пористой системе или площадь электро дов, I - сила тока, R - электрическое сопротивление.

Приведенные уравнения Гельмгольца-Смолуховского справедливы и для электрофореза. Отличие состоит только в системе координат: в одном случае рассматривается скорость жидкости, в другом – скорость движения частиц, которую обычно определяют по смещению цветной границы.

Электрофорез – направленное перемещение частиц дисперсной фазы под действием приложенной разности потенциалов. Это явление наблюда ется в седиментационно устойчивых дисперсных системах. При наложении на такую систему внешней разности потенциалов происходит разрыв ДЭС по плоскости скольжения, в результате чего частица получает заряд и перемещается к соответствующему электроду.

Для расчета -потенциала на частицах, находящихся в разбавлен ных водных растворах при 20°С, можно использовать простое соотноше ние: 1,42 10 6 u эф.

Несовпадение экспериментальных и теоретических значений объяс няется рядом эффектов. Релаксационный эффект проявляется в наруше нии симметрии диффузионного слоя вокруг частицы при относительном перемещении фаз в противоположные стороны. Электрофоретическое торможение обусловлено сопротивлением движению частицы обратным потоком противоионов, которые увлекают за собой жидкость.

В некоторых случаях несовпадение можно учесть введением попра вок, иногда этим несовпадением можно пренебречь.

Электрокинетические явления широко используются в технике и в научных исследованиях. По величине - потенциала судят об агрегатив ной устойчивости дисперсной системы, о характере влияния добавляемых в систему электролитов и др.

Важнейшая область применения электрофореза – нанесение покры тий на различных поверхностях сложной конфигурации. Электрофорез ис пользуется в медицине, в биологии, для фракционирования полимеров и минеральных дисперсий. Электроосмос используется для осушки объек тов (стен зданий, сыпучих материалов, при строительстве плотин, дамб и т.п.), для электроосмотической фильтрации. Процессы энергоемки.

Эффект Квинке – явление, обратное электроосмосу, когда скачок по тенциала обнаруживается между электродами, расположенными по обе стороны от пористой диафрагмы при продавливании через неё под давле нием проводящей жидкости. Эффект Дорна – явление, обратное электро форезу;

оно связано с возникновением градиента потенциала при оседа нии частиц, когда в среде остается часть зарядов ДЭС оседающей частицы.

Эти явления наблюдаются в производствах, в которых осуществляется транспортировка жидкостей (перекачка растворов, жидкого топлива), оса ждение суспензий и эмульсий при разделении фаз. На концах трубопрово дов и аппаратов могут возникать высокие разности потенциалов, которые являются причиной искровых разрядов, вызывающих пожары и взрывы.

ЛЕКЦИЯ Агрегативная устойчивость дисперсных систем Понятие лиофильности и лиофобности в силу исторических причин неоднозначны в применении к различным явлениям. В отношении смачива ния лиофильными являются поверхности раздела, для которых краевой угол меньше 90°;

для флотации лиофильность определяется более жестким условием: =0. В явлениях устойчивости лиофильность выражается крите рием Ребиндера. Использование условия G 0 или G 0 ( G H TS ) по Ребиндеру позволяет провести четкую количественную границу между двумя классами дисперсных систем – лиофильных и лиофобных.

Для условия G 0 необходимо, чтобы выполнялось соотношение TS H, это справедливо для лиофильных систем – молекулярных коллои дов и лиофильных суспензоидов (глины, мыла), которые диспергируются самопроизвольно, образуя т/д устойчивые коллоидные растворы.

Несмотря на термодинамическую неустойчивость G 0 многие лио фобные коллоидные системы оказываются устойчивыми кинетически, не изменяясь заметно в течение длительного времени (иногда десятилетиями).

Очевидно, что эти системы существуют в метастабильном состоянии, т.е.

потенциальный барьер, который препятствует агрегации частиц, достаточно высок.

Устойчивость дисперсных систем - это постоянство их свойств (сте пени дисперсности, распределения по объему частиц дисперсной фазы и др.) во времени. Устойчивость по отношению к укрупнению и агрегации частиц называют агрегативной (в противоположность седиментационной устойчи вости к оседанию).

Процессы разрушения лиофобных дисперсных систем, приводящие к уменьшению свободной энергии: изотермическая перегонка от малых ча стиц к более крупным;

коалесценция (слияние частиц);

коагуляция (агреги рование частиц при их слипании).

Коагуляция – процесс слипания или слияния частиц коллоидной си стемы. Коагуляция сопровождается нарушением агрегативной устойчивости этой системы.

Первый этап коагуляции состоит в сближении частиц дисперсной фа зы и взаимной их фиксации на небольших расстояниях друг от друга. Меж ду частицами остаются прослойки среды. В результате образуются флокулы – агрегаты из нескольких частиц, разделенных прослойками среды, или коагуляционные структуры, отличающиеся подвижностью частиц относи тельно друг друга под действием сравнительно небольших нагрузок (места контактов разделены прослойками среды). Обратный процесс образования устойчивой свободнодисперсной системы из осадка или геля (структуриро ванной дисперсной системы) называется пептизацией.

Второй этап коагуляции. Более глубокий процесс коагуляции приво дит к разрушению прослоек среды и непосредственному контакту частиц.

В итоге или образуются жесткие агрегаты из твердых частиц или происхо дит полное слияние их в системах с жидкой или газообразной дисперсной фазой.

В концентрированных системах образуются жесткие объемные структуры твердых тел, которые снова можно превратить в свободнодис персную систему только с помощью диспергирования.

В исходно седиментационно-устойчивых свободнодисперсных си стемах коагуляция частиц дисперсной фазы, так же как и их укрупнение вследствие последующей коалесценции или изотермической перегонки, может привести к потере системой седиментационной устойчивости. Вме сте с тем, коагуляция может и не сопровождаться видимым седиментаци онным расслоением системы. Это наблюдается в тех случаях, когда агре гирование частиц приводит к развитию сплошной пространственной сетки частиц, заполняющей весь объем системы, т.е. к образованию связнодис персной системы – геля.

Факторы агрегативной устойчивости подразделяются на термодина мические (электростатический, адсорбционно-сольватный, энтропийный) и кинетические (структурно-механический и гидродинамический).

Для реальных систем характерен смешанный фактор (действуют не сколько факторов одновременно). Наблюдаемая долговечность многих лиофобных систем свидетельствует о том, что наряду с вандерваальсовы ми силами притяжения между частицами в системе существуют и силы от талкивания или эффекты, экранирующие притяжение.

Каждому фактору устойчивости соответствует специфический метод нейтрализации, например, действие электростатического фактора значи тельно снижается при введении в систему электролитов. Выбор фактора стабилизации определяется свойствами дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Количественная теория кинетики коагуляции развита в трудах М.

Смолуховского, Г. Мюллера, Н.А. Фукса и др. Согласно представлениям Смолуховского, при коагуляции происходят взаимодействия только между двумя частицами, поэтому к ним можно применять теорию бимолекуляр ных химических реакций. Тогда для скорости коагуляции, выраженной че рез изменение частичной концентрации во времени, можно записать:

d K 2, d где K - константа скорости коагуляции. Скорость коагуляции может быть самой различной (секунды…..годы). Согласно теории кинетики коагуля ции различают быструю и медленную коагуляцию.

ЛЕКЦИЯ Теория ДЛФО. Расклинивающее давление Расклинивающее давление П (h) возникает при сильном уменьшении толщины пленки (прослойки) в результате перекрывания поверхностных слоев. Пленка – это тонкая часть системы, находящаяся между двумя по верхностями. Если пленка имеет толщину h больше двух толщин поверх ностных слоев ( h 2 ), то для нее обобщенное уравнение первого и второго начал термодинамики имеет вид:

G dG SdT VdP ds dq i dni dh, h в котором последнее слагаемое отражает вклад расклинивающего давле ния в общую энергию системы (еще одно слагаемое).

Расклинивающее давление – суммарный параметр, учитывающий силы притяжения и отталкивания, оно может быть положительным (вызы вающим утолщение пленки) и отрицательным (утончающим её).

В соответствии с природой действующих сил расклинивающее дав ление включает составляющие: молекулярную;

элктростатическую;

струк турную (изменение структуры растворителя при перекрывании сольватных слоев поверхностей);

асорбционную (при неравномерном распределении растворенного вещества в пленке);

стерическую (в результате перекрытия адсорбционных слоев ПАВ и полимеров).

Теория ДЛФО дает возможность удовлетворительного расчета элек тростатической и молекулярной составляющих расклинивающего давле ния. Общая энергия взаимодействия между двумя пластинами, приходя щаяся на единицу их площади, равна: U U Э U М, где U Э - энергия элек тростатического отталкивания;

U М - энергия молекулярного притяжения.

Каждую из них можно выразить как функцию от расстояния между пла стинами: dU Э П Э dh и dU М П М dh, где П Э и П М - давление отталкивания и притяжения соответственно, т.е. электростатическая и молекулярная со ставляющие расклинивающего давления.

В теории ДЛФО принято, что электростатическая составляющая рас клинивающего давления обусловлена только электрическими силами. В области низких значений потенциала решение имеет вид: П Э 2 0 2 2 e h 4 z 2 e 2 0 c0 h ;

ПЭ e. В области высоких значений потенциала решение kT имеет вид: П Э 64c0 RT 2 e h или П Э 64c0 kTe h при 1, ze где th и c0 - концентрация противоионов в растворе;

F - число 4kT Фарадея;

z - заряд противоионов. Тогда для энергии электростатического отталкивания: U Э 2 02 e h в области малых потенциалов и U Э 64c0 RT 2 e h в области высоких. Энергия отталкивания частиц, как и электростатическая составляющая расклинивающего давления, возрастает с уменьшением расстояния h между ними по экспоненциальному закону.

Для молекулярной составляющей расклинивающего давления, когда пластины находятся в вакууме: dU М П М dh.

A1,, где A1, 2 2 n 2 C – константа Решение уравнения имеет U М 12h Гамакера, она учитывает природу взаимодействующих тел, выражается в единицах энергии и имеет значение порядка 10-19 Дж.

Энергия притяжения пластин обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Это говорит о том, что энергия притяжения меж ду частицами значительно медленнее уменьшается с расстоянием, чем энергия притяжения между молекулами (атомами), которая обратно про порциональна расстоянию в шестой степени. Отсюда следует, что частицы дисперсных систем взаимодействуют на более далеких расстояниях, чем молекулы (атомы).

При наличии среды константа A1, 2 заменяется на величину A A1 A0 2A01, где A1 и A0 - константы Гамакера для дисперсной фазы, состоящих из частиц (1) и дисперсионной среды (2);

A01 - постоянная взаи модействия фазы и среды. Чем сильнее взаимодействует дисперсная фаза со средой, тем больше A01, т.е. силы притяжения между частицами умень шаются.

Общую энергию взаимодействия между двумя параллельными пла стинами, приходящуюся на единицу площади, можно получить простым сложением. В упрощенном варианте теории ДЛФО с параллельными пла стинами не учтены размер частиц и их форма. Энергию взаимодействия сферических частиц рассчитывают по более сложным уравнениям.

Устойчивость и скорость коагуляции дисперсных систем зависят от знака и значения общей потенциальной энергии взаимодействия частиц.

Положительная энергия отталкивания U Э (h) с увеличением расстояния уменьшается по экспоненциальному закону, а отрицательная энергия при тяжения U М (h) обратно пропорциональна квадрату расстояния. В резуль тате на малых и больших расстояниях между частицами преобладает энер гия притяжения, а на средних расстояниях – энергия отталкивания.

Первичный минимум І отвечает непосредственному слипанию ча стиц, а вторичный минимум ІІ – их притяжению через прослойку среды.

Максимум, соответствующий средним расстояниям, характеризует потен циальный барьер, препятствующий слипанию частиц.

Различают три наиболее характерных вида потенциальных кривых, отвечающих определенным состояниям агрегативной устойчивости дис персных систем. Кривая І соответствует такому состоянию дисперсной си стемы, при котором на любом расстоянии между частицами энергия при тяжения преобладает над энергией отталкивания. Для такого состояния ха рактерна быстрая коагуляция с образованием агрегатов. Кривая ІІ при до статочно высоком потенциальном барьере имеет вторичный минимум. В системах, находящихся в таком состоянии, происходит флокуляция ча стиц на расстояниях соответствующих вторичному минимуму. Частицы во флоккулах не имеют непосредственного контакта и разделены прослойка ми среды. Такое состояние допускает обратимость системы, после коагу ляции возможна пептизация после устранения вторичного минимума. Кри вая ІІІ отвечает состоянию системы с высоким потенциальным барьером при отсутствии вторичного минимума. Вероятность образования агрегатов частиц в таких условиях очень мала и дисперсные системы обладают агре гативной устойчивостью.

Многообразие свойств структур в дисперсных системах по П.А. Ре биндеру можно разделить на два основных класса: конденсационно кристаллизационные и коагуляционное структуры.

Конденсационно-кристаллизационные структуры характерны для связнодисперсных систем, для которых характерны прочность, хрупкость и неспособность восстанавливаться после разрушения.

Под коагуляционными понимают структуры, которые образуются при коагуляции частиц дисперсной фазы. Коагуляционные структуры имеют обычно жидкую дисперсионную среду. Для них характерна способ ность восстанавливать структуру после её механического разрушения (тиксотропия). Взаимодействие частиц в таких системах, осуществляемое через прослойки дисперсионной среды, является ван-дер-ваальсовым, по этому каркас такой структуры не может отличаться высокой прочностью.

Механические свойства коагуляционных структур определяются свой ствами частиц и особенностями межчастичных связей и прослоек среды.

В практической деятельности используются обычно тела с разнооб разной структурой. Это разнообразие не позволяет делить дисперсные си стемы четко на два класса. Существует множество промежуточных состо яний систем, однако классификация по П.А. Ребиндеру помогает связать механические свойства тел с их строением.

Типичные лиофобные системы агрегативно устойчивы благодаря проявлению электростатического фактора стабилизации и коагулируют при введении в систему сравнительно небольших количеств любых элек тролитов. Порог коагуляции – наименьшая концентрация электролита, при которой начинается коагуляция (медленная).

Введение электролита в дисперсную систему вызывает сжатие ДЭС на поверхности частиц, вследствие чего они могут подойти друг к другу на расстояния, на которых преобладают силы притяжения. Уменьшение тол щины ДЭС сопровождается обменом противоионов этого слоя на вызыва ющие коагуляцию ионы электролита.

Порог коагуляции обратно пропорционален квадрату заряда проти воиона;

значения порогов коагуляции, вызываемой электролитами с заря 2 дами противоионов 1, 2 и 3, относятся как 1 : : 1 : :

1 1 1. Это хо 2 3 64 рошо обосновывает известное эмпирическое правило Шульце-Гарди, по которому значения порогов коагуляции находятся в соотношении:

1.

1: :

20 Пороги коагуляции уменьшаются в ряду противоионов – анионов:

Cl Br NO3 I, в ряду противоионов – катионов: Li Na K Rb Cs. Приведенные лиотропные ряды характеризуют сродство ионов к растворителю.

Наибольшим разнообразием факторов устойчивости и методов коа гуляции отличаются системы с жидкой дисперсионной средой. Это связа но с тем, что только в жидких средах возможна диссоциация электролитов, образование ДЭС, сольватация – процессы, в результате которых резко снижается межфазное натяжение. Только в жидких средах можно наблю дать адсорбционное понижение поверхностной энергии до минимальных значений, компенсирующихся энтропийным расталкиванием (в результате становится возможным самопроизвольное диспергирование). В жидких средах возможно изменение плотности фаз в широких пределах, благодаря чему значительно легче достигается термодинамическая устойчивость по отношению к седиментации. Для жидких дисперсионных сред характерны и кинетические факторы устойчивости к коагуляции и седиментации (из менением вязкости, скорости перемешивания можно поддерживать устой чивость дисперсных систем).

Системы с газообразной дисперсионной средой очень неустойчивы по отношению к агрегации и седиментации. Это связано с тем, что среда не может взаимодействовать с дисперсной фазой в такой степени, чтобы поверхностная энергия снижалась до необходимых значений. Малая плот ность газов ограничивает возможность регулирования седиментационной устойчивости.

ЛЕКЦИЯ Структурно-механические свойства дисперсных систем Структура тела – это пространственное взаимное расположение со ставных частей тела – атомов, молекул и т.д. Структура разбавленных аг регативно устойчивых дисперсных систем по ряду свойств очень похожа на структуру истинных растворов. Основное отличие состоит в размерах частиц. Увеличение концентрации дисперсной фазы приводит к взаимо действию её частиц, подобно ассоциации молекул и ионов в истинных рас творах. Изменение свойств дисперсных систем с ростом концентрации происходит постепенно до тех пор, пока не наступит коагуляция. В колло идной химии понятие структуры принято связывать именно с коагуляцией.

В процессе коагуляции происходит образование пространственной струк турной сетки из частиц дисперсной фазы, что резко увеличивает прочность системы. Структурообразование в свободно дисперсных системах есть ре зультат потери их агрегативной устойчивости. По мере увеличения проч ности свободнодисперсная переходит в связнодисперсную систему. Появ ление и характер образующихся структур определяют по механическим свойствам системы: вязкость;

упругость;

прочность;

пластичность.

Эти свойства называют структурно-механическими или реологиче скими, т.к. их исследуют методами реологии – науки о деформациях и те чении материальных систем. Реология изучает механические свойства си стем по проявлению деформации под действием внешних напряжений. Бу дем использовать методы реологии для исследования структуры и описа ния вязкотекучих свойств дисперсных систем.

Известно, что деформация – это относительное смещение точек си стемы, при котором не нарушается её сплошность. Деформация делится на упругую (обратимую, когда тело полностью восстанавливается после сня тия нагрузки) и остаточную (необратимую). Остаточная деформация, при которой не происходит разрушения тела, называется пластической. Упру гие деформация подразделяются на объемные (растяжение-сжатие), сдви говые и деформации кручения.

Первая аксиома реологии: при всестороннем равномерном (изотроп ном) сжатии все материальные системы ведут себя одинаково – как иде альные упругие тела. Действует только упругая деформация. Изотропное сжатие не позволяет выявить качественные различия в структуре тел.

Вторая аксиома реологии: любая материальная система обладает всеми реологическими свойствами. Эти свойства проявляются при сдви говой деформации.

В реологии механические свойства представляются в виде моделей, в основе которых лежат три основных идеальных закона (тела), связываю щих напряжение с деформацией.

Идеально упругое тело Гука представляют в виде спиральной пру жины. Деформация в теле Гука пропорциональна напряжению сдвига. Ко эффициент пропорциональности (модуль Юнга) в этом уравнении является характеристикой материала и его структуры. После снятия нагрузки иде ально упругое тело Гука мгновенно принимает первоначальную форму.

Для других упругих тел этот переход происходит со скоростью, не мень шей скорости распространения звука в них. Энергия, затраченная на де формацию идеально упругого тела Гука, возвращается при разгрузке (по сле прекращения действия напряжения). Тело Гука принадлежит к кон сервативным структурам.

Идеально вязкое тело Ньютона изображают в виде поршня с отвер стиями, помещенного в цилиндр с жидкостью. Идеально вязкая жидкость течет в соответствии с законом Ньютона. Коэффициент пропорционально сти в этом уравнении Ньютона – вязкость (ньютоновская). Реологические свойства идеальных жидкостей однозначно характеризуются вязкостью.

Идеальные жидкости способны течь (деформироваться) под действием очень малых внешних нагрузок до тех пор, пока они действуют. Энергия, затраченная на деформацию идеально вязкого тела Ньютона, превращает ся в теплоту. Тело Ньютона принадлежит к диссипативным структурам.

Идеально пластичное тело Сен-Венана – Кулона представляет собой расположенное на плоскости твердое тело.При движении такого тела тре ние постоянно и не зависит от нормальной (перпендикулярной поверхно сти) силе. В основе этой модели лежит закон внешнего трения, в соответ ствии с которым деформация отсутствует, если напряжение сдвига меньше некоторой величины, называемой пределом текучести.

Если напряжение достигнет предела текучести, то развиваемая де формация идеально пластического тела не имеет предела, течение проис ходит с любой скоростью. К идеально пластическому телу не может быть приложено напряжение, превышающее предела текучести. Величина пре дела текучести отражает прочность структуры тела. При условии дефор мации, равной пределу текучести, структура идеального пластического те ла разрушается, после чего сопротивление напряжению полностью отсут ствует.

Энергия, затраченная на деформацию идеально пластичного тела Сен-Венана – Кулона, превращается в теплоту. Тело Сен-Венана – Кулона принадлежит к диссипативным структурам.

Многообразные реологические свойства реальных тел можно моде лировать с помощью различных сочетаний рассмотренных идеальных мо делей. Сложные модели состоят из нескольких идеальных моделей, соеди ненных между собой последовательно или параллельно:

В модели Максвелла последовательно соединены тело Гука и тело Ньютона. Модель Максвелла представляет собой упруговязкую жидкость, которая может течь под действием любых нагрузок. Для неё характерна необратимость деформаций.

Модель Кельвина-Фойгта представляет собой соединенные парал лельно элементы Гука и Ньютона. Такими свойствами обладают полиме ры, их растяжение приводит к статистически менее вероятному распреде лению конформаций макромолекул, т.е. к уменьшению энтропии. После снятия нагрузки образец полимера самопроизвольно сокращается, возвра щаясь к наиболее вероятному распределению конформаций, т.е. энтропия возрастает.

Вязкопластическая модель Бингама представляет собой комбинацию из трех идеальных элементов: к соединенным параллельно элементам Ньютона и Сен-Венана – Кулона последовательно присоединен элемент Гука.

Все реальные тела по реологическим свойствам принято делить на жидкообразные и твердообразные.

Жидкообразные тела классифицируют на ньютоновские и неньюто новские жидкости. Ньютоновскими жидкостями называются системы, вяз кость которых не зависит от напряжения сдвига и является постоянной ве личиной.

Течение неньютоновских жидкостей не следует закону Ньютона, их вязкость зависит от напряжения сдвига. Они, в свою очередь, подразделя ются на стационарные (реологические свойства не изменяются во времени) и нестационарные. Среди неньютоновских стационарных жидкостей раз личают псевдопластические и дилатантные. К псевдопластическим жидко стям относятся некоторые суспензии и растворы полимеров, например, производные целлюлозы. Свойства дилатантных жидкостей характерны для некоторых керамических масс.

Твердообразные дисперсные системы подразделяются на бингамов ские и небингамовские (псевдопластические твердообразные тела и пла стические дилатантные тела). По реологическим свойствам к бингамов ским системам (вязкопластическим телам) близки пульпы, шламы, масля ные краски, буровые растворы, зубные пасты и т.д. Они отличаются не большим пределом текучести, а при развитии деформации ведут себя как структурированные жидкости.

Реологические свойства высокодисперсных систем характеризует их текучесть. Анализ реологических свойств и обобщение закономерностей течения проводят по экспериментальным кривым зависимости скорости течения от приложенного напряжения. Большое значение имеет вязкость дисперсной системы - ньютоновская или пластическая.

Вязкость разбавленных суспензий, золей и разбавленных растворов высокомолекулярных соединений передается уравнением Эйнштейна:

2,5 ( - объемная доля дисперсной фазы). Уравнение Эйнштейна показывает, что между концентрацией вещества в растворе и удельной вязкостью раствора существует линейная зависимость. В области опреде ленных концентраций она нарушается и вязкость дисперсной системы начинает очень быстро нарастать. Это объясняется процессом структуро образования в системе.

Вязкость пластичных систем с увеличением давления изменяется вследствие разрушения структуры.

ЛЕКЦИЯ Оптические свойства дисперсных систем Оптические свойства дисперсных систем связаны с их основными свойствами – дисперсностью и гетерогенностью.

Наличие межфазной поверхности (гетерогенность) обуславливает изменение направления световых, электронных, ионных и других лучей на границе раздела фаз (отражение, преломление) и неодинаковое поглоще ние (пропускание) этих лучей сопряженными фазами. Дисперсные систе мы обладают фазовой, а значит и оптической неоднородностью. Интен сивность лучей, выходящих из дисперсной системы, будет меньше перво начальной. Степень снижения этой интенсивности тем выше, чем больше неоднородность и объем системы, выше дисперсность и концентрация дисперсной фазы. Увеличение дисперсности приводит к опалесценции – дифракционному рассеянию лучей.

Явления рассеяния света коллоидными системами наблюдал ещё Фарадей в 1857г. при исследовании золи золота, описал его в 1868 г. Тин даль.

Светорассеяние не является особым свойством гетерогенно дисперсных систем. В проходящем свете золи не отличаются от истинных растворов, они ведут себя как прозрачные тела. Если наблюдать на темном фоне при пропускании пучка света через золь сбоку, то можно увидеть светящийся конус (конус Тиндаля, эффект Тиндаля).

Каждая точка среды, до которой дошел фронт волны, может рас сматриваться как новый источник колебаний. Вторичные колебания уси ливают друг друга в направлении распространения волны и гасятся в дру гих направлениях. Возникает фронт волны, направление которого зависит от размера неоднородности. Если размер неоднородности больше длины световой волны, то наблюдается отражение света. Рассеяние возможно то гда, когда частицы дисперсной фазы находятся друг от друга на расстоя ниях больших, чем длина волны, а сами имеют размеры меньше длины волны.

Уравнение Рэлея для светорассеяния для сферических непоглощаю щих свет частиц свидетельствует о том, что интенсивность рассеяния света пропорциональна: поляризуемости частиц, зависящей от соотношения между показателями преломления дисперсной фазы и дисперсионной сре ды;

их объема и частичной концентрации дисперсной фазы;

обратно про порциональна длине волны.

Золи могут быть бесцветными или же иметь окраску, интенсивность которой изменяется в зависимости от концентрации дисперсной фазы или размера частиц. Например, гидрозоли кремнезема, глинозема, оксида олова бесцветны, они могут только рассеивать цвет. Золи сульфида мышьяка имеют желтую окраску различного оттенка, сульфида сурьмы – оранжево красную, берлинской лазури – синюю. В проходящем свете золи кажутся гомогенными и похожими на истинные растворы. Поглощение в них под чиняется закону Ламберта – Бугера – Бэра.

Окраска многих минералов и драгоценных камней обусловлена наличием в них высокодисперсных частиц металлов и их оксидов. Практи чески всем краскам и эмалям цвета сообщаются дисперсными пигментами из оксидов и солей металлов (титана, железа, олова, меди и др.).

Оптические методы исследования принадлежат к самым распростра ненным методам исследования веществ и материалов. В коллоидной хи мии изучаются состав и структура поверхностных слоев, структура дис персных систем – форма, дисперсность, пористость, строение элементов структуры (отдельных частиц), профиль поверхности, толщина слоев, их состав и природа сил взаимодействующих компонентов при адсорбции и адгезии, структура слоев и её дефекты, механические, электрические и другие свойства. Эти исследования имеют огромное значение для катали за, коррозии, адсорбции, адгезии, трения и др. практически важных про цессов.

Широко используются традиционные оптические методы - микро скопия, спектроскопия, рентгенография, электронография и др.

Размеры частиц дисперсной фазы ( 4 104 м) лежат за пределами разрешающей способности обычного микроскопа, поэтому для исследова ния дисперсных систем используются ультрамикроскопы, электронные микроскопы и т.п.

Потребности производства и развитие электроники вызвали разра ботку и внедрение новых методов исследования – вторично-ионная масс спектрометрия (поток ионов вызывает эмиссию ионов), ОЖЭ спектроскопия (поток электронов вызывает эмиссию электронов), ионная микроскопия (ионизация и испарение атомов поверхности под действием электрического поля) и др.

К часто используемым методам исследования дисперсных систем, принадлежит турбидиметрия – метод исследования, основанный на изме рении интенсивности света, прошедшего через дисперсную систему. Ин тенсивность падающего светового потока ослабляется в результате его рассеяния дисперсной системой. Для этого применяют светофильтры, по глощающие свет в той же области спектра, что и исследуемый золь. Если принять рассеянный свет за фиктивно поглощенный, то можно получить соотношение, подобное закону Ламберта – Бугера – Бэра для снижения ин тенсивности света от начального значения I 0 до интенсивности I П после прохождения через слой толщиной l :

I П I 0 e кcl, где к - константа поглощения, с - концентрация раствора.

Обычно уравнение записывают, используя понятие оптической I плотности (отношение lg D называется оптической плотностью си IП стемы). Для «белых» золей величина D определяется уравнением:

D k n, где k - константа уравнения, независящая от длины волны, n - показатель дисперсности, тем больший, чем выше дисперсность (для золей n 4 ). Ве личину n и радиус частицы r для «белых» золей связывает калибровочная кривая Геллера. Зная n и пользуясь кривой Геллера, находят средний ра диус частиц золя.

6.3. Краткое описание лабораторных работ 6.3.1. Перечень рекомендуемых лабораторных работ Лабораторная работа № 1 Определение поверхностного натяжения и рас чет характеристик адсорбционного мономолекулярного слоя.

Лабораторная работа № 2 Определение удельной поверхности адсорбента.

Лабораторная работа № 3. Определение величины адсорбции.

Лабораторная работа № 4. Получение высокодисперсных систем.

Лабораторная работа № 5. Изучение процесса коагуляции и стабилизации лиофобных золей.

Лабораторная работа № 6. Определение среднего размера частиц золя тур бидиметрическим методом.

Лабораторная работа № 7. Седиментационный анализ грубодисперсных систем.

Лабораторная работа № 8. Электрофорез в золе гидроксида железа.

Лабораторная работа № 9. Определение критической концентрации ми целлообразования в растворах поверхностно-активных веществ.

6.3.2.Методические указания по выполнению лабораторных работ Перед выполнением отчетов студенты обязаны ознакомиться с их теоретическими основами и методикой выполнения работы. Отчет по ла бораторной работе должен быть выполнен в соответствии с СТО ИрГТУ ТУ.027-2009 и содержать теоретические основы работы, порядок выполне ния работы и её результаты, расчетную часть, выводы. Все графики в отче те представляются на миллиметровой бумаге.

Если есть возможность, студенты выполняют расчеты на персональ ном компьютере, используя стандартные программы, в частности, про грамму Excel. Считается, что сейчас уже никто не вычисляет производные методом проведения касательных на графике и вычислением тангенса уг ла их наклона. Студенты изучают (и должны знать) численные методы дифференцирования табличных данных;

пользоваться миллиметровой бумагой можно исключительно для закрепления своего умения графиче ской обработки данных, когда нет возможности делать это с помощью компьютера.

Во многих работах используются растворы, которые студенты долж ны приготовить сами последовательным разбавлением вполовину из ис ходного раствора с известной концентрацией. В этом случае необходимые измерения (концентрации, поверхностного натяжения, электрической про водимости) надо проводить от слабых растворов к концентрированным.

Это упрощает работу, так как можно не промывать рабочий сосуд без ущерба для точности измерений.

РАБОТА Определение поверхностного натяжения и расчет характеристик адсорбционного мономолекулярного слоя Цель работы: изучение адсорбции ПАВ на границе жидкость – воздух, ознакомление с методом определения поверхностного натяжения раствора, вычисление величины адсорбции.

Задание: построить изотерму поверхностного натяжения, рассчитать по ней адсорбцию при нескольких концентрациях и построить изотерму ад сорбции (в прямых и обратных осях), найти значение предельной адсорб ции, рассчитать «посадочную площадку» и длину молекулы изоамило вого спирта.

Приборы и материалы: установка для измерения поверхностного натя жения методом максимального давления пузырьков, растворы изоамилово го спирта известной концентрации, начиная с 0,5М, дистиллированная во да, химические стаканы для отмеривания растворов и слива.

Порядок выполнения работы 1. Последовательно наливая в рабочий сосуд воду и растворы изо амилового спирта определяют давление, при котором проскакивает пузы рёк воздуха через поверхность растворов.

2. Для выполнения задания и подготовки отчета используют пособие «Поверхностные явления и дисперсные системы (коллоидная химия)». Ме тодическое пособие по выполнению лабораторного практикума. Состави тели: П.Д. Белых, Е.В. Кудрявцева, Е.Г. Филатова, В.Н. Петровская, О.А.

Соловьева. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ. – 2005. – 71 с. (далее МП).

РАБОТА Определение удельной поверхности адсорбента Цель работы: изучение адсорбции ПАВ на границе жидкость – твердое тело на примере активированного угля, ознакомление с методом определе ния поверхностного натяжения раствора, вычисление величин абсолютной и избыточной (гиббсовской) адсорбции.

Задание: построить изотермы абсолютной и избыточной адсорбции, найти их максимальные значения и рассчитать удельную поверхность активиро ванного угля Приборы и материалы: установка для определения поверхностного натяжения методом максимального давления пузырьков, пронумерованные конические колбы с пробками для адсорбции, мерные колбы различной ёмкости, воронки и фильтровальная бумага, весы, 0,5 М раствор н бутилового спирта, активированный уголь, часовое стекло для взятия навесок.

Порядок выполнения работы:

1. Готовят 4 исследуемых раствора н-бутилового спирта, причем пер вый из них – исходный, остальные получают последовательным раз бавлением вдвое. При разбавлении пользуются мерной посудой и придерживаются определенной последовательности, чтобы объем каждого раствора составлял 100 мл.

2. Из каждой колбы половину приготовленного раствора переносят в конические колбы для адсорбции, туда же всыпают по 2 г активиро ванного угля. Колбы закрывают пробками и оставляют на 30-40 ми нут, периодически взбалтывая содержимое для установления адсорбци онного равновесия.

3. Оставшиеся растворы используют для определения поверхностного натяжения методом максимального давления пузырьков.

4. Через 30-40 минут отфильтровывают растворы из конических колб и измеряют их поверхностное натяжение.

5. Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП.

РАБОТА Определение величины адсорбции Цель работы: изучение адсорбции уксусной кислоты на поверхности ак тивированного угля, определение адсорбции по изменению концентрации ПАВ в растворе.

Задание: найти численные значения констант уравнения Фрейндлиха, установить его вид и с его помощью рассчитать и построить изотерму ад сорбции уксусной кислоты на активированном угле.

Приборы и материалы: пронумерованные конические колбы с пробками для адсорбции, пипетки, посуда для приготовления растворов разбавлени ем, воронка и фильтровальная бумага, бюретка, колба для титрования, ук сусная кислота ~2М, 0,1М раствор щелочи, фенолфталеин, активирован ный уголь, весы.

Порядок выполнения работы 1. Готовят шесть растворов уксусной кислоты разбавлением наполо вину. Из последней колбы половину раствора выливают.

3. В каждую из шести колб помещают навеску активированного угля по 0,5 г и в течение 20 минут содержимое колб периодически взбалтыва ют.

4. Определяют концентрацию исходного раствора уксусной кислоты титрованием.

5. После адсорбции определяют концентрации уксусной кислоты в каждой из колб, предварительно отфильтровывая растворы от частичек уг ля. Из колб № 1 и № 2 для титрования берут по 2 мл раствора;

из колб № и № 4 – по 5 мл, из колб № 5 и № 6 – по 10 мл.

6. Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП.

РАБОТА Получение высокодисперсных систем Цель работы: ознакомление с некоторыми методами получения золей и их приготовление.

Задание: получить методом химической конденсации по реакции обмена золи, гексациано-(II) феррата железа (III), гексациано-(II) феррата меди (II) и иодида серебра, по реакции восстановления золи диоксида марганца и серы, по реакции гидролиза золь гидроксида железа (III), методом физиче ской конденсации золь канифоли, методом пептизации золь гексациано-(II) феррата железа (III), определить знак заряда частиц некоторых золей.

Приборы и материалы: штатив с пробирками, пипетки, воронка, филь тровальная бумага, плита для кипячения. Растворы: К4[Fe(CN)6] – 3 %;

FeCl3 – 2 %;

NaI – 0,01 МЭ;

AgNO3 – 0,01 МЭ;

H3РО4 – 0,1 МЭ;

КMnO4 – 0, МЭ;

Н2О2 –2 % ;

Н2С2О4 – 5 %;

Na2S2O3 – 0,5 МЭ;

спиртовой раствор кани фоли.

Порядок выполнения работы 1. К раствору К4[Fe(CN)6] (примерно половина пробирки) приливают при взбалтывании такое же количество раствора FeCl3. Образуется гекса циано-(II) феррат железа (III) Fe4[Fe(CN)6]3 – золь берлинской лазури сине го цвета. Выпавший осадок переносят на фильтр, промывают дистиллиро ванной водой. Переставляют воронку с осадком в чистую пробирку и зали вают раствором щавелевой кислоты. Осадок быстро пептизируется щаве левой кислотой и через фильтр проходит синий золь берлинской лазури.

2. К раствору K4[Fe(CN)6] (примерно половина пробирки) приливают при взбалтывании несколько капель раствора CuSO4. Рассматривают обра зующийся красно-бурый золь гексациано-(II) феррата меди (II) (железоси неродистой меди).

3. Получают дважды золь АgI, используя растворы электролитов AgNO3 и NaI. В первом случае к раствору NaI (примерно половина про бирки) добавляют при взбалтывании несколько капель раствора AgNO3, во втором случае, наоборот, к раствору AgNO3 (примерно половина пробир ки) добавляют при взбалтывании несколько капель раствора NaI. В обоих случаях образуется опалесцирующий золь иодида серебра, однако строе ние двойного слоя частиц различно и это приводит к небольшому, визу альному ощутимому отличию золей.

4. К раствору КMnО4 (примерно половина пробирки) приливают при взбалтывании несколько капель раствора Н2О2. Рассматривают образую щийся вишнёво-красный золь диоксида марганца.


5. К раствору Na2S2O3 (примерно половина пробирки) приливают мл раствора Н3РО4. Рассматривают образование слегка желтоватого осад ка, устойчивого к осаждению, – золя элементарной серы.

6. К 100 мл кипящей воды добавляют около 5 мл раствора FeCl3.

При энергичном протекании гидролиза железа (III) появляющиеся молеку лы гидроксида железа (III) конденсируются в коллоидные частицы. Обра зуется золь Fe(ОН)3 вишнево-красного цвета.

7. К воде (примерно половина пробирки) при взбалтывании добав ляют 1-2 капли спиртового раствора канифоли. Образуется молочно-белый золь канифоли в воде с отрицательно заряженными коллоидными части цами.

8. Помещают на фильтровальную бумагу по капле окрашенных зо лей: фуксина основного, метилвиолета и других красителей, а также золей, полученных в ходе опытов. Фильтровальная бумага, смоченная водой, считается заряженной отрицательно. Знак заряда золей определяют по ха рактеру кромки капли золя.

9. Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП. В пунктах 1-6 записывают химические реакции и формулы мицелл золя.

РАБОТА Изучение процесса коагуляции и стабилизации лиофобных золей Цель работы: ознакомление с процессами коагуляции золей электроли тами, взаимной коагуляции и защитным действием высокомолекулярных веществ.

Задание: провести коагуляцию и установить некоторые закономерности её протекания.

Приборы и материалы: штативы с пробирками;

бюретки, пипетки. Реак тивы: золи: Fe4[Fe(CN)6]3 и Fe(OH)3, раствор Na2SO4 – 1 МЭ, стабилизаторы – желатина или крахмал – 1%.

Порядок выполнения работы I. Коагуляция золей электролитами 1. Готовят в 10 пробирках серию растворов сульфата натрия так, чтобы в первой находился исходный раствор, а в последующих - разбав ленные в 10 раз по отношению к предыдущему.

2. В каждую пробирку добавляют при перемешивании 5 мл золя гидроксида железа (III) и через несколько минут рассматривают результат воздействия электролита, который проявляется в помутнении системы или его отсутствии.

3. Рассчитывают порог коагуляции.

4. Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП.

II. Взаимная коагуляция золей 1. В 12 пробирок наливают указанное в таблице количество золя гидроксида железа (III) и добавляют при взбалтывании в каждую пробир ку указанное в таблице количество золя берлинской лазури.

Номер про- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 бирки Fe(OH) 3, мл 10 9,5 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0, Fe4[Fe(CN)6]3, 0 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9, мл Результаты опытов Отмечают все случаи коагуляции – полная, частичная коагуляции или её отсутствие, перезарядка частиц.

III. Стабилизация В две пробирки наливают по 20 мл золя гидроксида железа (III) и в одну из них добавляют при взбалтывании 2 мл крахмала (или желатины).

В каждую пробирку по каплям добавляют раствор Na2SO4 при перемеши вании золя до его помутнения. Сравнивают объёмы электролита, необхо димые для коагуляции золя гидроксида железа (III), защищённого и неза щищённого крахмалом.

IV. Защита золя В 10 пробирок наливают по 10 мл золя гидроксида железа (III) и до бавляют в каждую крахмала (желатины) в количествах, указанных в таб лице:

Номера 1 2 3 4 5 6 7 8 9 пробирок Число мл 0 1 0,1 0,2 0,5 1 2 3 4 крахмала капля Во все пробирки приливают при взбалтывании по 1 мл раствора Na2SO4. Через несколько минут отмечают, в каких пробирках прошла коа гуляция. Защитная сила крахмала оценивается числом мг сухого крахмала, защищающего от коагуляции 10 мл золя гидроксида железа (III).

Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП.

РАБОТА Определение среднего размера частиц золя турбидиметрическим методом Цель работы: ознакомление с оптическим методом изучения свойств зо ля.

Задание: определить средний размер частиц золя канифоли.

Приборы и материалы: фотоэлектроколориметр КФК-3, мерные колбы, пипетки, воронка и фильтровальная бумага. Реактивы: золь канифоли.

Порядок выполнения работы 1. Отфильтровывают через бумажный фильтр 20 – 30 мл золя канифо ли и для использования часть фильтрата разбавляют в 10 раз водой.

2. Измеряют последовательно светопропускание исследуемого золя при разных длинах волн, изменяя их светофильтрами, встроенными в ФЭК. Перед каждым измерением (в том числе и первым) необходимо настраивать шкалу ФЭКа по величине светопропускания воды, равной %.

3. Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП.

РАБОТА Седиментационный анализ грубодисперсных систем Цель работы: изучение процесса осаждения частиц суспензии.

Задание: построить кривые распределения и установить фракционный со став системы.

Приборы и материалы: аналитические и торсионные весы, секундомер, линейка, два одинаковых стаканчика на 50100 мл, в одном из которых находится водная суспензия глины (талька или глинозема), пикнометр, специальная мешалка.

Порядок выполнения работы 1. Пустой стаканчик заполняют водой так, чтобы уровень воды в нем и уровень суспензии во втором стаканчике были одинаковыми.

2. В стаканчик с чистой водой погружают пустую чашечку торсион ных весов и определяют её массу в дисперсионной среде – воде. Измеряют расстояние от поверхности воды до чашечки.

3. Тщательно перемешивают исследуемую суспензию во втором ста канчике и сразу же погружают в неё чашечку торзионных весов, одновре менно включают секундомер. Быстро открывают арретир весов и через определенные промежутки времени находят массу чашечки с осадком.

Взвешивание проводят до тех пор, пока масса чашечки с осадком не станет постоянной.

4. Определяют пикнометрически относительную плотность суспен зии.

5. Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП.

РАБОТА Электрофорез в золе гидроксида железа Цель работы: исследование электрофореза в золе гидроксида железа.

Задание: определить линейную скорость границы раздела фаз, рассчитать электрофоретическую подвижность и электрокинетический потенциал.

Приборы и материалы: прибор для измерения электрофоретической ско рости методом подвижной границы, источник постоянного тока (выпрями тель) с вольтметром, химические стаканчики, гибкая проволока, линейка, часы. Реактивы: золь Fe(OH)3, раствор КСl – 0,01М.

Порядок выполнения работы 1. Заполняют наполовину U –образную трубку электрофоретической установки раствором хлористого калия, выполняющим функцию «боко вой» жидкости, и медленно и осторожно снизу вводят золь гидроксида же леза.

2. Электроды после зачистки и ополаскивания помещают в колена трубки и подключают их к источнику постоянного тока.

3. Записывают исходное положение границы раздела золь-раствор, от мечают напряжение по вольтметру (110-130 В) и включают секундомер, Определяют знак заряда коллоидных частиц, исходя из того, что коллоид ные частица перемещаются в сторону электрода с противоположным зна ком.

4. Через 5-10-15 минут отмечают сдвиг границы раздела фаз в левом и правом коленах. Измеряют расстояние между электродами с помощью гибкой проволоки, прикладывая её к внешней стороне U –образной труб ки.

5 Для выполнения задания и подготовки отчета используют МП.

РАБОТА Определение критической концентрации мицеллообразования Цель работы: исследование мицеллообразования в растворе олеата натрия.

Задание: определить критической концентрации мицеллообразования (ККМ) олеата натрия по изменению электрической проводимости с повы шением концентрации раствора.

Приборы и материалы: кондуктометр с электролитической ячейкой, пронумерованные мерные колбы, колбы для приготовления растворов. Ре активы: раствор С17Н33СООNa – 0,02М, дистиллированная вода.

Порядок выполнения работы 1. Из исходного раствора олеата натрия готовят серию растворов так, чтобы каждый последующий был вдвое разбавленнее (раствор № 1 – ис ходный).

2. Измеряют удельную электрическую проводимость приготовленных растворов.

Для выполнения задания и подготовки отчета используют методи ческое пособие «Поверхностные явления и дисперсные системы (коллоид ная химия)». Методическое пособие по выполнению лабораторного прак тикума. Составители: П.Д. Белых, Е.В. Кудрявцева, Е.Г. Филатова, В.Н.

Петровская, О.А. Соловьева. – Иркутск: Изд-во ИрГТУ. – 2005. – 71 с.

6.4. Краткое описание видов самостоятельной работы 6.4.1. Общий перечень видов самостоятельной работы Самостоятельная работа студентов относится к внеаудиторной, домашней работе и работе в библиотеке, на компьютере. Это один из основных видов работы студентов по отчётности и закреплению знаний. Она выполняется в течение всего курса изучения физической химии. Ниже приводится наиме нование видов самостоятельной работы:

1.Проработка лекционного материала.

2.Написание отчетов по лабораторным работам.

3. Решение задач.

4.Освоение стандартной программы Excel для обработки эксперименталь ных данных лабораторных работ и решения практических задач.

5. Написание рефератов.

6.4.2. Методические рекомендации для выполнения для каждого задания самостоятельной работы 1.Вид работы – проработка лекционного материала. Цель проработки лекционного материала: подготовка к защите лабораторных работ, к сда че экзамена. В качестве методических указаний использовать методиче ские разработки преподавателей кафедры (приведены в списке), конспекты лекций, рекомендованные учебники из библиотеки ИрГТУ и Интернет ре сурсов.

2.Вид работы – написание отчетов по лабораторным работам. Цель напи сания отчетов: представление результатов экспериментов лабораторных работ в упорядоченном, систематизированном виде. Методические указа ния приведены в разделе 6.3 с подробным описанием цели работы, со держания заданий, требований к отчетным материалам и документам, приведены так же основные рекомендации по выполнению отчетов.


3.Вид работы – решение задач. При выполнении этого вида СРС студенты используют пособие Яковлева А.А. Коллоидная химия: учебное пособие.

Иркутск, ИрГТУ, 2011, электронный ресурс ДСК-2072.

Перед выполнением расчетно-графических работ студенты обязаны ознакомиться с их теоретическими основами. Отчет по расчетно графической работе должен быть выполнен в соответствии с СТО ИрГТУ ТУ.005-2009 и содержать теоретические основы работы, расчетную часть, выводы. Все графики в отчете представляются на миллиметровой бумаге.

Если есть возможность, студенты выполняют расчеты на персональном компьютере, используя стандартные программы, в частности, программу Excel.

Тема 1. Количественные характеристики дисперсных систем Задача. Коллоидные частицы золота кубической формы имеют дисперс ность 108 м-1. Вычислите, какой длины будет нить, если 1·10-3 кг золота в виде таких частиц расположить друг за другом. Плотность золота равна 697 кг/м3.

m Решение. Суммарный объем золота V, объем одной частицы кубиче ской формы с длиной ребра l составляет V0 l 3. Тогда число частиц зо V m лота n в данной массе можно вычислить как n, или n. Так как V0 l m l 1 m, то длина нити L будет равна: L n l n l. Прово D D l3 l 110 5,071 108 5,1108. Размерность полу L дим расчет 19600 110 кг ченной величины L м. Таким образом, при кубической форме кг м м частиц с длиной ребра в 1·10-8 м можно составить золотую нить длиной в 5,1·105 км.

Тема 2. Поверхностная энергия, поверхностное натяжение Задача. Определите полную поверхностную энергию 5·10-3 кг эмульсии бензола в воде с концентрацией 75 % (масс.) и дисперсностью 2·106 м-1 при температуре 313 К. Плотность и поверхностное натяжение бензола при этой температуре равны, соответственно, 858 кг/м3 и 32,0·10-3 Дж/м2, тем пературный коэффициент поверхностного натяжения бензола составляет 1,3·10-4 Дж/(м2·К).

Решение. Полная поверхностная энергия может быть определена по урав нению: U U s s, в котором U s T.

Для полной энергии получаем уравнение для расчетов:

U T s, в котором неизвестной оказывается поверхность капель бензола s. Опре делим массу бензола: m 5·10-3·0,75 = 3,75·10-3 кг. Рассчитываем поверх m ность капель бензола s по формуле s 3D. Подставим числовые значе 3 2 10 6 3,75 10 26,2 м2.

ния: s Окончательно вычисляем:

U 32,0 10 3 313 298 1,3 10 4 26,2 32,0 10 3 1,95 10 3 26, Дж 889,5. Размерность полученной величины U s м Дж.

м Тема 3. Расчет величины адсорбции Задача. Вычислите адсорбцию n - валериановой кислоты на границе раз дела водный раствор-воздух при 293 К и концентрации 0,0206 кмоль/м3, если известна зависимость поверхностного натяжения от концентрации раствора с :

с, кмоль/м3 0 0,0103 0,0206 0,0683 0, 103, Дж/м 72,53 65,45 59,78 49,31 35,20.

Решение. Величину адсорбции n - валериановой кислоты известной кон c d центрации можно вычислить по уравнению Гиббса: Г.

R T dc d строится график в осях f (c). Затем на Для нахождения dc изотерме поверхностного натяжения находим точку, соответствующую концентрации 0,0206 кмоль/м3, и проводятся к ней касательные. Угол наклона касательной определяется отношением отрезков ab / bc и числен (68 59,78) 10 3 Дж / м 2 d. Это и есть величина но равен с размерно dc 0,0206кмоль / м Дж/м2 : кмоль/м стью = Дж·м/кмоль. Тогда адсорбция 0,0206 (68 59,78) = 3,32 10 6. Размерность рассчитанной ве Г 8,31 293 0, личины адсорбции:

кмоль / м3 Дж / м моль / м 2.

Г Дж /( моль К ) кмоль / м Тема 4. Седиментация, седиментационный анализ Задача. Рассчитайте и постройте кривую распределения частиц по разме рам суспензии песка в анилине по экспериментальным данным о массе осевшей ко времени части песка m, отнесенной к общей массе m (в %):

,с 60 300 600 1200 1800 3000 m, % 12,9 55,2 73 86,5 92,3 98 100.

m Высота столба суспензии в анилине составляет 0,12м. Плотность песка равна 2,1·103 кг/м3, плотность и вязкость анилина равны 1 020 кг/м3 и 4,43·10-3 Н·с/м2.

m f ( ) и про Решение. Строим кривую седиментации - график в осях m водим касательные к точкам, соответствующим по времени (в секундах):

60, 300, 600, 1 200 и 1 800. Значения ординат, отсекаемых касательными, записываем в таблицу напротив значений радиусов песчинок, которые вы числяем по формуле:

H rK, 1,37·10-3;

время, соответствующее той точке где K 2( 0 ) g кривой оседания, к которой проведена касательная (табл. 6).

Принято также проводить касательные к прямолинейным участкам седи ментационной кривой - начальному и к горизонтальному, где происходит завершение оседания частиц.

Таблица Расчеты для построения интегральной кривой распределения,с r 105, м m,% m 60 8 6, 300 30 2, 600 70 1, 1800 80 1, 3000 92 0, Опустив перпендикуляры из точек отрыва таких касательных от кривой на ось времени, можно найти max и и определить мини min мальный и максимальный размеры оседающих частиц:

H H rmin K и rmax K. По рассчитанным значениям разме max min ров частиц строим интегральную кривую распределения частиц по разме рам.

При её расчете и построении обычно используют обозначение Q, показывающее часть (долю) от общего осадка, приходящуюся на частицы m определенного размера, в нашем случае: Q. Интегральная кривая по m казывает зависимость суммарного количества частиц от их радиуса. Раз ность ординат двух точек с абсциссами, например 1·10-5 м и 2·10-5 м, дает процентное содержание этой фракции.

Поэтому проведем вертикали через точки с абсциссами (1, 2….. 6)·10-5 м и запишем в табл. 7 величины снятых с графика соответствующих отрезков ординат. Так, для первой строчки таблицы расчет F дает:

Q = 12 %, r = 1·10-5 м, откуда F.

Так как в шапку таблицы вносятся величины с обратным знаком порядка, Q % 10 5 при размерности то в последней колонке обозначено F и r м записаны удобные для использования простые числа 12, 16, 37 и другие. В дальнейшем порядок величины F можно не принимать во внимание.

Таблица Расчеты для построения дифференциальной кривой распределения Q rср ·105, М r = Q, % 10 F r ( r - r )·10, М 0-1 0,5 93-81 1-2 1,5 81-65 2-3 2,5 65-28 3-4 3,5 28-20 4-5 4,5 20-13 5-6 5,5 13-8 По результатам строим дифференциальную кривую распределения, имеющую максимум, соответствующий размеру 2,5·10-5 м.

Площадь, ограниченная дифференциальной кривой и осью абсцисс, дает общее массовое количество частиц всех размеров в системе.

Радиус, отвечающий максимуму на дифференциальной кривой, пока зывает, какого размера частицы наиболее распространены в данной систе ме. Чем более четко выражен максимум на кривой, тем более неравномер но распределены частицы по размерам. Для того, чтобы определить про центное содержание фракций частиц с заданным радиусом, надо провести вертикаль до пересечения с кривой. Площади под кривой, ограниченные этими линиями, характеризуют процентное содержание соответствующей фракции. В нашей задаче мы установили, что минимальный размер частиц составляет 5 мкм, максимальный – 55 мкм. Больше всего в данной системе частиц с размером 25 мкм.

Тема 5. Электрокинетические явления Задача. Найдите величину - потенциала границы кварцевое стекло – водный раствор KCl, если процесс электроосмоса характеризуется следу ющими данными: сила тока достигает 4·10-4 А, время переноса 110 8 м раствора составляет 12,4 с, удельная электрическая проводимость, вязкость и диэлектрическая проницаемость среды равны 1,8·10-2 См/м;

1·10- Н·с/м2 и 81.

Решение. Расчетное уравнение для - потенциала имеет вид W ·, в котором (электрическая постоянная) равна 8,85 ·10- 0 I 110 8 W м /с.

Ф/м. Объемная скорость = Тогда 12, 110 3 1,8 10 2 110 0,05В.

12 4 10 4 12, 81 8,85 Тема 6. Оптические свойства дисперсных систем Задача. При исследовании гидрозоля золота с помощью ультрамикроскопа подсчитано 5 частиц в объеме 12·10-19 м3. Приняв форму частиц за шаро образную, рассчитайте их радиус и удельную поверхность, если концен трация золя равна 30·10-2 кг/м3. Плотность золота составляет 19 кг/м3.

Решение. Вычислим массу золота в исследуемом объеме: m c V 30 10 2 12 10 19 3,6 10 19 кг. Определим массу одной частицы m 3,6 10 19 : 5 7,2 10 20 кг.

m 7,2 10 3,7 10 24 м3.

Объем одной такой частицы V1 19,3 3 V1 3 3 3,7 10 9,6110 9 м.

3 и r Тогда её радиус r 4 4 3, S 4 r 2 3,12 108. Гидрозоль золота Удельная поверхность S уд V 4 r3 r имеет очень большую удельную поверхность.

м Размерность удельной поверхности S уд м 1.

м Тема 7. Растворы ПАВ: мицеллообразование Задача. Определите ККМ водного раствора стеарата натрия, если с по мощью кондуктометрического метода исследования получена зависимость молярной электрической проводимости от концентрации c (табл. 8).

Таблица Экспериментальные данные,,, c 10 2, c 10 2, c 10 2, 2 См·м2/моль См·м /моль кмоль/м3 См·м /моль кмоль/м кмоль/м 0,20 30,0 2,5 11,0 12,5 3, 0,39 20,0 6,25 6,4 14,0 3, 0,78 15,0 10,0 4,3 16,0 3, 1,56 12,8 12,0 3,6 18,0 3, Решение. Чтобы найти критическую концентрации мицеллообразования ККМ, строим график зависимости молярной электрической проводимости от концентрации водного раствора стеарата натрия в осях f (c) по таб личным данным. В представленной задаче перегиб выражен не очень рез ко. Находим точку перегиба методом касательных, проведенных к началь ному и конечному участкам кривой. Каждая из касательных характеризует свой закон изменения электрической проводимости. В истинном растворе молекулы стеарата натрия находятся в свободном состоянии. При увели чении их концентрации электрическая проводимость изменяется довольно существенно. В мицеллярном растворе существуют группировки из моле кул (мицеллы) и электрическая проводимость при повышении концентра ции ПАВ изменяется не так активно.

Из полученного при пересечении касательных угла проводим бис сектриссу до пересечения её с зависимостью f (c). Концентрация, отве чающая этой точке пересечения, и будет равна критической концентра ции мицеллообразования ККМ, так как она характеризует существенное изменение электрической проводимости в растворе ПАВ. Критическая концентрация мицеллообразования составляет 2,0·10-2. Размерность кри тической концентрации мицеллообразования сохраняется такой же, как и у искомых концентраций [ККМ] = кмоль/м3. Для нахождения точки пере гиба можно использовать другие приемы, например, строить график зави симости в осях f ( c ).

Тема 8. Коагуляция в лиофобных дисперсных системах Задача. Напишите формулу золя Sb S, стабилизованного SbCl3. Какой из электролитов: Ba NO, K CrO или AlCl имеет наименьший порог ко 32 2 4 агуляции?

Решение. Строение мицеллы mSb S nSb 3 3(n x)Cl 3xCl пока зывает, что частица имеет положительный заряд. Мицелла будет коагули роваться отрицательно заряженными ионами. Наименьший порог коагуля ции имеет электролит K CrO, так как ион CrO 2 имеет больший заряд 2 4 в сравнении с другими анионами-коагулянтами. По правилу Шульца Гарди известно, что чем выше заряд коагулирующего иона, тем ниже его порог коагуляции, порог коагуляции K CrO ниже, а коагулирующая спо 2 собность выше.

Тема 9. Реологические свойства дисперсных систем Задача. Реологические свойства 20%-ной суспензии бентонитовой глины в исследуемом интервале нагрузок описываются реологической моделью, состоящей из последовательно соединенных элемента Гука и модели Кельвина - Фойгта со следующими параметрами: модуль упругости эле мента равен 1,5·103 Па;

модуль эластичности равен 1,3·103 Па;

вязкость элемента Ньютона составляет 1,2·105 Па·с. Рассчитайте деформацию, раз вивающуюся в системе за 100 с при напряжении сдвига в 10 Па.

Решение. Полная деформация модели при последовательном соединении элементов складывается из деформаций элемента Гука и модели Кельвина –Фойгта:

P P E P P 1 e 1 exp 2.

. Тогда, где E E2 E E E Подставляем в формулу данные задачи:

1,3 10 10 1 e 1,2 = 11,75·10-3.

и получаем ответ 1,5 103 1,5 103 Деформация является безразмерной величиной, она показывает относительное изменение линейного размера исследуемого образца.

4. Вид работы – освоение стандартной программы Excel для обработки экспериментальных данных лабораторных работ и решения практических задач.

Цель освоение программы Excel: умение применять современные ком пьютерные технологии при освоении изучаемой дисциплины.

Задание:

1. Освоить возможности программы Excel: построение линейных функций;

работа с полиноминальными функциями.

2. Применять умения работать с программой Excel при решении задач и оформлении отчетов по лабораторным работам.

Методическое обеспечение к данному виду самостоятельной работы:

Попов А.А. Excel: практическое руководство. – М.: ДЕСС КОМ. - 2000. – 301 с.

5.Вид работы – написание рефератов. Цель написания реферата: углуб ленное изучение одной из тем дисциплины. Этот вид СРС предполагает поиск источников информации в библиотеке, в читальных залах по перио дическим изданиям (академические журналы «Известия ВУЗов. Химия и химическая технология», «Коллоидный журнал», «Журнал прикдадной химии», «Журнал физической химии», «Электрохимия»), а также в Интер нете.

ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ 1. Коллоидная химия как наука о реальных телах.

2. Поверхностное натяжение на границе двух жидкостей.

3. Пути самопроизвольного уменьшения поверхностной энергии. По верхностно-активные вещества, их использование в различных технологических процессах.

4. Когезия и адгезия. Изготовление и использование различных пле нок в промышленности.

5. История развития лакокрасочной промышленности России.

6. Использование уравнения адсорбции Гиббса в научных исследова ниях.

7. Определение характеристик адсорбционного слоя синтезируемых веществ.

8. Адсорбция газов и паров на твердых телах.

9. Физическая адсорбция и хемосорбция, их отличительные признаки.

10. Дисперсность и термодинамические свойства тел. Влияние дис персности на внутреннее давление тел. Поднятие жидкостей в ка пиллярах. Влияние дисперсности на равновесное давление пара.

Уравнение Томсона – Кельвина.

11. Адсорбция газов и паров на пористых телах. Использование пори стых тел как адсорбентов для очистки и осушки.

12. Адсорбция из растворов. Адсорбция электролитов. Ионный обмен.

13. Диспергационные и конденсационные методы получения дисперс ных систем.

14. Модели возникновения двойного электрического слоя на границе раздела фаз в дисперсных системах.

15. Факторы устойчивости дисперсных систем – современные дости жения.

16. Мицеллообразование в лиофильных системах.

17. Солюбилизация, ее механизм и значение.

18. Эмульсии, их классификация.

19. Смазки для машин и механизмов.

20. Эмульгирование в пищевой промышленности.

21. Пены: физико-химические свойства пен. Факторы устойчивости пен.

22. Аэрозоли. Суспензии.

23. Элементы реологии - физико-химическая механика.

24. Тиксотропия, реопексия.

25. Физико-химические свойства (плотность, вязкость, электрическая проводимость) концентрированных дисперсных систем.

6.5.3. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Яковлева А.А. Коллоидная химия: учеб. пособие. - Иркутск: ИрГТУ, 2011.

– 124 с. ДСК-2072.

7. Применяемые образовательные технологии При реализации данной программы применяются образовательные техно логии, описанные в табл. 2.

Таблица 2 - Применяемые образовательные технологии Технологии Виды занятий Лекции Лабр. Практ./Сем. СРС Куросовой р. проект Слайд - материалы + Проблемное обу- + чение Исследовательский + метод Тренинг + Другие методы + (решение задач) Другие методы + (рефераты) Применение метода указывать знаком + 7.1. Краткое описание контрольных мероприятий, применяемых контрольно-измерительных технологий и средств.

Технология контроля успеваемости состоит в ведении журнала с регуляр ным учетом результатов. Для текущего контроля успеваемости в течение семестра предусмотрено проведение защит отчетов лабораторных работ в форме устного собеседования с целью развития коммуникативных способ ностей студента. Возможно использование элементов деловой игры во время групповых занятий, преимущественно в конце семестра.

7.2. Описание критериев оценки уровня освоения учебной про граммы.

На основании результатов учета текущей успеваемости в конце семестра преподаватель, ведущий лабораторные занятия, допускает студента к эк замену, который принимает лектор. В конце семестра студент, получив ший допуск к экзамену, сдает его лектору в виде собеседования по матери алам лекций и личных конспектов самостоятельной проработки материала.

Итоговый контроль по дисциплине в целом в конце семестра №4 предпо лагает сдачу экзамена по билетам (образец прилагается).

7.3. Контрольно измерительные материалы для итоговой атте стации по дисциплине: приводится образец экзаменационного билета.

Российская Федерация Министерство науки и образования Иркутский государственный технический университет ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № _7_ по дисциплине_Коллоидная химия специальность_ ХТТ 1._Анализ уравнения мономолекулярной адсорбции._ 2._Самопроизвольное диспергирование в лиофильных дисперсных системах. 3._Электрофорез в золях. Билет составил_ Утверждаю:

_14 января_2011 года Зав. кафедрой химии _А.И. Бегунов 8. Рекомендуемое информационное обеспечение дисциплины 8.1. Основная учебная литература 1. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. М.-СПб-Краснодар: Лань.

2010. – 412с.

8.2 Дополнительная учебная и справочная литература 1. Щукин Д.Е., Перцов А.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия. М.: Высш.

шк., 2006. – 444с.

2. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Коллоидная химия.

СПб.: Лань, 2004. – 332с.

3. Малышева Ж.Н., Новаков И.А. Теоретическое и практическое руковод ство по дисциплине «Поверхностные явления и дисперсные системы».

РПК «Политехник». Волгоград. 2008, 344с.

4. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дис персные системы. М.: Химия. 1989.- 464 с.

5. Гельфман М.И., Ковалевич О.В., Юстратов В.П. Практикум по колло идной химии. СПб.: Лань, 2004. – 238 с.

6. Расчеты и задачи по коллоидной химии. /Под ред. Барановой В.И. – М.:

Высш. шк.,1989, 288с.

7. Зимон А.Д., Лещенко М.Ф. Коллоидная химия. М.: Химия, 1995. – с.

8. Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Л.: Химия. 1975. – 246 с.

9. Сумм Б.Д. Коллоидная химия. М.-СПб., Химия, 2008. – 2018с.

10. Кировская И. А. Адсорбционные процессы. Иркутск: Изд-во Иркут.

Ун-та, 1995. – 302 с.

11. Новый справочник химика и технолога. – СПб: НПО «Профессионал», 2004. – 838 с.;

раздел 3: Физика, химия и технология дисперсионных систем (Коллоидная химия)/ Е.Е. Бибик. – С. 547-830.

12. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / под ред. Ю.Г.

Фролова и А.С. Гродского. – М.: Химия, 1986. – 216 с.

13. Практикум по коллоидной химии /под ред. И.С. Лаврова. – М.: Высш.

шк., 1983. – 216 с.

14. Попов А.А. Excel: практическое руководство. – М.: ДЕСС КОМ. 2000. – 301 с.

15. Яковлева А.А. Диспергирование газовой и металлической фаз при электролизе с жидким катодом. Дисс. на соик. канд. хим. наук. Ир кутск, 1985.

16. Яковлева А.А. Динамика фаз и кинетика процессов при электролити ческом получении легких металлов. Дисс. на соик. докт. техн. наук.

Иркутск, 2001.

17. Яковлева А.А., Бочарова М.А., Во Дай Ту, Чыонг Суан Нам. Цикл ста тей в журнале «Вестник ИрГТУ»: а);

Изучение поглотительной спо собности талька (2010 №5, с. 224-229);

б) Влияние электролитов на устойчивость суспензий на основе глины Слюдянского месторождения (2010 №6, с 209-213);



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.