1. Физико-химия дисперсных систем
Лекция 1. Термодинамика поверхностных явлений

2. О курсе
 Итоговая аттестация – ЗАЧЕТ (тест в июне)
 Промежуточные аттестации:
 самостоятельное решение задач на семинарах
 тестирование в MOODLE по каждой теме
 Допуск к зачету:
 Выполнение и защита всех лабораторных работ на
практикуме
 Выполнение самостоятельных работ (не менее 60%)
 Промежуточное тестирование
 Сдают зачет УСТНО:
 прогульщики лекций, семинаров и тестов
 получившие хотя бы один незачет по промежуточным тестам
2

3. О курсе
 Рекомендуемые методические материалы
 Сайт http://kozaderov.ru
 БАКАЛАВРЫ – ХФММ – ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
 Рабочая программа
 Презентации лекций
 Рекомендуемая литература
 Сборник упражнений и задач
 Методичка для практикума
 Как оформляется отчет по лабораторной работе
 Как рассчитать доверительный интервал
 Рекомендуемые справочники
 Учебные видеофильмы
 Ссылка на курс в MOODLE (для прохождения тестирования)
3

4. Дисперсные системы
 гетерогенные системы
 двухфазные
 многофазные
 по крайней мере одна из фаз находится в дисперсном
состоянии
 содержит малые частицы
 тонкие пленки
 мембраны
 волокна
 микроскопические фазы характеризуются четко
выраженными поверхностями раздела
4

5. Состав дисперсной системы
Дисперсионная
среда
Частица
дисперсной
фазы
Поверхность раздела
фаз
5

6. Основные характеристики дисперсных систем
6
• Дисперсность
• D = d -1 (d – средний размер дисперсной частицы)
• Удельная поверхность
 суммарная поверхность всех частиц в единице
объема или единице массы вещества
• Sуд = Sдф / Vдф
• Sуд = Sдф / mдф

7. Классификация дисперсных систем
по степени дисперности
7
 грубодисперсные системы
 r ≥ 10 мкм, Sуд < 1 м2/г
 песок, щебень, бетон; крупы, сахар, крахмал
 микрогетерогенные системы
 100 нм ≤ r ≤ 10 мкм, Sуд ≈ 1 м2/г
 суспензии, эмульсии, пены
 коллоидные растворы (ультрамикрогетерогенные
системы)
 1 нм ≤ r ≤ 100 нм, Sуд ≈ 1000 м2/г
 солидозоли, лиозоли, аэрозоли

8. Классификация коллоидных систем
по агрегатному состоянию фаз
8
Дисперсная
фаза
Дисперсионная среда
Газообразная Жидкая Твердая
АЭРОЗОЛИ ЛИОЗОЛИ СОЛИДОЗОЛИ
Газообразная - пена почва
Жидкая туман эмульсии влажная почва
Твердая дым суспензии бетон

9. Классификация дисперсных систем
по межчастичному взаимодействию
9
 свободнодисперсные (бесструктурные) системы
 частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут
свободно передвигаться в дисперсионной среде.
 связнодисперсные (структурированные) системы
 частицы дисперсной фазы связаны друг с другом за счет
межмолекулярных сил, образуя пространственные сетки
(структуры); они не способны свободно перемещаться, а
могут совершать только колебательные движения.

10. Классификация дисперсных систем
по характеру межфазного взаимодействия
10
 Лиофильные
 сильное межмолекулярное взаимодействие дисперсной
фазы и дисперсионной среды
 термодинамически устойчивы против агрегирования
частиц
 характеризуются самопроизвольным диспергированием
 растворы ВМС
 Лиофобные
 слабое межмолекулярное взаимодействие дисперсной
фазы и дисперсионной среды
 термодинамически неустойчивы против агрегирования
частиц
 коллоидные растворы

11. Энергетическое состояние
частиц дисперсной фазы различно
11

12. Поверхностная энергия
12
дисперсные системы
термодинамически неустойчивы
поверхностное
натяжение

13. Способы снижения
избыточной поверхностной энергии
13
1. Уменьшение S
1. Спекание твердых частиц
2. Слияние капель
3. Стремление капли принять форму шара
2. Уменьшение 
1. Адсорбция

14. Уравнение I и II законов термодинамики для
дисперсных систем
14
поверхностное
натяжение
(удельная
поверхностная
энергия)
Работа образования
единицы поверхности
раздела фаз
в изотермических
условиях

15. 15

16. 16
Дж/м2
Н/м

17. Поверхностные явления в дисперсных
системах
17
1 – адгезия и смачивание
2 – капиллярные явления
3 – электрические явления
4 – адсорбция
5 – изменение реакционной способности вещества при диспергировании

18. Адгезия и смачивание
ВИДЕО
18

19. Когезия и адгезия
19
 Когезия - взаимодействие (сцепление) молекул,
атомов, ионов внутри одной фазы (гомогенной
части системы)
 Работа когезии Wк определяется затратой энергии на
обратимый изотермический разрыв тела по сечению,
равному единице площади.
Wк = 2
 Адгезия (прилипание, склеивание) – это
взаимодействие между приведенными в контакт
поверхностями конденсированных тел разной
природы

20. Работа адгезии
20
уравнение Дюпре
Работа адгезии – работа, затраченная на преодоление
сил сцепления между молекулами разных фаз и
приводящая к появлению единицы площади
поверхности с воздухом каждой из них

21. Растекание
21
 растекание одной жидкости по поверхности другой
происходит, если прилипание между двумя
жидкостями больше, чем сцепление растекающейся
жидкости (правило Гаркинса)
 коэффициент растекания
ϕ > 0 (происходит растекание)
ϕ < 0 (растекание не наблюдается)

22. 22

23. Смачивание
23
 поверхностное явление, заключающееся во
взаимодействии жидкости с твердым телом или
другим жидким телом при одновременном контакте
трех несмешивающихся фаз, одна из которых обычно
является газом

24. Уравнение Юнга
24

25. Уравнение Юнга
25

26. Уравнения Дюпре-Юнга
26

27. Приближенное правило смачивания
 лучше смачивает поверхность та жидкость, которая
ближе по полярности к смачиваемому веществу
27

28. Теплота смачивания
 смачивание сопровождается уменьшением
поверхностной энергии и в процессе смачивания
выделяется тепло
28

29. 29

30. 30

31. Флотация
31