Корунд - минерал, оксид алюминия Al2O3 (кристаллический глинозем).

Красиво окрашенные прозрачные или просвечивающие природные кристаллы (красный - рубин, синий - сапфир, бесцветный - лейкосапфир и пр.) с древних времен используются как драгоценные камни первого класса. Зернистые агрегаты непрозрачного корунда применяются как абразивный материал для изготовления шлифовальных, полировальных порошков (для шлифовки и резки металла, твердых камней, стекла и т.д.) и в качестве огнеупорного материала.

В промышленных масштабах искусственные корундовые материалы получают в результате плавления боксита в электропечах с восстановителем (железными опилками). Они также употребляются как абразивы; методами порошковой металлургии из них изготовляют резцы для механической обработки металлов при высокой температуре. Монокристаллические прозрачные були и стержни искусственного Корунда получают плавлением и рекристаллизацией глинозема в кислородно-водородном пламени. Були могут быть окрашены: примесями ионов Сr - в красный, V - в серовато-зеленый при дневном свете и фиолетовый при искусственном освещении, Mn - в желтовато-розовый, Ni - в желтый, Ti - в розово-фиолетовый цвета. При огранке синтетические корунды под разными названиями (сапфир, рубин, топаз, александрит, аметист) применяются в ювелирном деле; красные корунды - рубины - в качестве опорных камней для часов и других точных приборов, а стержни - в оптических генераторах - лазерах.

Благодаря высокой твердости корунд издавна использовался как абразивный материал, но в настоящее время в этих целях применяется в основном искусственный корунд. Наждак и поныне употребляется как абразив для шлифовальных кругов. Синтетический корунд без добавок (лейкосапфир) используют в радиоэлектронной промышленности.

Гли́на — мелкозернистая осадочнаягорная порода, пылевидная в сухом состоянии, пластичная при увлажнении. Глина состоит из одного или нескольких минералов группы каолинита (происходит от названия местности Каолин в Китае), монтмориллонита или других слоистых алюмосиликатов (глинистые минералы), но может содержать и песчаные и карбонатные частицы. Как правило породообразующим минералом в глине является каолинит, его состав: 47 % (мас) оксида кремния (IV) (SiO₂), 39 % оксида алюминия (Al₂О₃) и 14 % воды (Н₂O).

Из-за своего широкого разнообразия применения одним из наиболее важных строительных материалов является глина. Данный материал широко распространен и его запасы в природе громадны. Широкое применение глина получила в производстве гончарных изделий, черепицы, кирпича, керамики, труб, керамзита и других материалов и изделий. В начале производства основой являются свойства смесей глины и воды, а при обжиге – химический состав глины и примесей.

Глина в механике грунта играет немаловажную роль, при этом особое значение здесь играют коллоидные свойства глинистых водных суспензий. Также глина играет немаловажную роль и в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности. Составной частью геологического картирования является выявление отдельных глинистых горизонтов. От содержания глины зависит проницаемость горных пород по отношению к воде и нефти. При бурении, некоторые промывочные жидкости содержат в себе до 30 % глины. В данном случае важны токсотропные свойства глины и ее способность уплотнять стенки скважин. Для реализации данных задач применяют монтмориллонитовые глины и в меньшей степени палыгорскитовые глины. В качестве крикирующего катализатора для тяжелой фракции нефти используются разные виды глины; в большинстве своем это монтмориллонитовые, галлуазитовые и каолинитовые глины, которые активируются под воздействием разного рода кислот и под действием повышения температуры (нагревания). Кроме того, глину применяют для очистки нефти от ненужных элементов, как способом фильтрации или же при контактном процессе. В этих целях применяется так называемая фуллерова земля.

При производстве бумаги глина так же нашла свое применение; ее используют в качестве наполнителей и для отделки поверхности бумаги. Каолинитовые глины особенно ценны, особенно когда они чисты и с хорошей ориентацией пластинчатых чешуек. Очень важны при этом свойства воды. Палыгорскитовая глина применяется в производстве специальной бумаги, позволяющей получать копии при письме и печатании на машинке без копировальной бумаги. Кроме этого, глины применяются как абсорбенты и молекулярные сита.

Глина применяется так же в производстве цемента, клеев, кожи, красок, эмульсионных составов, чернил. В медицине, фармацевтике и косметике. В производстве моющих и полирующих средств, при обезвреживании радиоактивных отходов, для осветления винодельческого сырья, пива, воды. В производстве удобрений, пестицидов, в пищевой промышленности, в производстве пластмасс, подстилок для скота, резины, смазочных материалов, в текстильном производстве.

 

Кислоты - сложные вещества, состоящие из атомов водорода и кислотного остатка. (С точки зрения теории электролитической диссоциации: кислоты - электролиты, которые при диссоциации в качестве катионов образуют только H⁺). Классификация 1)По составу: бескислородные и кислородсодержащие. 2)По числу атомов водорода, способных замещаться на металл: одно-, двух-, трёхосновные... Химические свойства 1. Действие на индикаторы. лакмус - красный метилоранж - розовый 2.Взаимодействие с основаниями (реакция нейтрализации): H₂SO₄ + 2KOH ® K₂SO₄ + 2H₂O 2HNO₃ + Ca(OH)₂ ® Ca(NO₃)₂ + 2H₂O 3.Взаимодействие с основными оксидами: CuO + 2HNO₃ –^t°® Cu(NO₃)₂ + H₂O 4.Взаимодействие с металлами: Zn + 2HCl ® ZnCl₂ + H₂­ 2Al + 6HCl ® 2AlCl₃ + 3H₂­ (металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, кислоты-неокислители). 5.Взаимодействие с солями (реакции обмена), при которых выделяется газ или образуется осадок: H₂SO₄ + BaCl₂ ® BaSO₄¯ +2HCl 2HCl + K₂CO₃ ® 2KCl + H₂O + CO₂­ Соли - сложные вещества, которые состоят из атомов металла и кислотных остатков. Это наиболее многочисленный класс неорганических соединений. Средние. При диссоциации дают только катионы металла (или NH₄⁺) Na₂SO₄ «2Na⁺ +SO₄^2- CaCl₂ «Ca²⁺ + 2Cl^- Кислые. При диссоциации дают катионы металла (NH₄⁺), ионы водорода и анионы кислотного остатка. NaHCO₃ «Na⁺ + HCO₃^- «Na⁺ + H⁺ + CO₃^2- Продукты неполного замещения атомов водорода многоосновной кислоты на атомы металла. Основные. При диссоциации дают катионы металла, анионы гидроксила и кислотного остатка. Zn(OH)Cl «[Zn(OH)]⁺ + Cl^- «Zn²⁺ + OH^- + Cl^- Продукты неполного замещения групп OH соответствующего основания на кислотные остатки. Двойные. При диссоциации дают два катиона и один анион. KAl(SO₄)₂ «K⁺ + Al³⁺ + 2SO₄^2- Смешанные. Образованы одним катионом и двумя анионами: CaOCl₂ «Ca²⁺ + Cl^- + OCl^- Комплексные. Содержат сложные катионы или анионы. [Ag(NH₃)₂]Br «[Ag(NH₃)₂]⁺ + Br ^- Na[Ag(CN)₂] «Na⁺ + [Ag(CN)₂]^- Средние соли 1.Термическое разложение. CaCO₃ ® CaO + CO₂­ 2Cu(NO₃)₂ ® 2CuO + 4NO₂­ + O₂­ NH₄Cl ® NH₃­ + HCl­ 2.Гидролиз. Al₂S₃ + 6H₂O «2Al(OH)₃¯ + 3H₂S­ FeCl₃ + H₂O «Fe(OH)Cl₂ + HCl Na₂S + H₂O «NaHS +NaOH 3.Обменные реакции с кислотами, основаниями и другими солями. AgNO₃ + HCl ® AgCl¯ + HNO₃ Fe(NO₃)₃ + 3NaOH ® Fe(OH)₃¯ + 3NaNO₃ CaCl₂ + Na₂SiO₃ ® CaSiO₃¯ + 2NaCl 4.Окислительно-восстановительные реакции, обусловленные свойствами катиона или аниона. 2KMnO₄ + 16HCl ® 2MnCl₂ + 2KCl + 5Cl₂­ + 8H₂O 2.Периодический закон. Периоды и группы периодической системы. Открыт Д. И. Менделеевым в процессе работы над учебником "Основы химии" (1868-1871). Первоначально была разработана (1 марта 1869) таблица "Опыт системы элементов, основанной на их атомномвесе и химическом сходстве".Классич.менделеевская формулировка периодич. закона гласила: "Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел находятся в периодич. зависимости от их атомноговеса". Физ. обоснование периодический закон получил благодаря разработке ядерной модели атома и эксперим. доказательству числ. равенства порядковогономера элемента в периодич. системе заряду ядра (Z) его атома (1913). В результате появилась совр. формулировка периодического закона: св-ва элементов, а также образуемых ими простых и сложных в-в находятся в периодич. зависимости от заряда ядра Z. В рамках квантовой теории атома было показано, что по мере возрастания Z периодически повторяется строение внеш. электронных оболочек атомов, что непосредственно и обусловливает специфику хим. св-в элементов. Особенность периодического закона заключается в том, что он не имеет количеств. мат. выражения в виде к.-л. ур-ния. Наглядное отражение периодического закона-периодич. система хим. элементов. Периодичность изменения их св-в отчетливо иллюстрируется также кривыми изменения нек-рых физ. величин, напр. потенциаловионизации, атомныхрадиусов и объемов. Периодический закон универсален для Вселенной, сохраняя силу везде, где существуют атомные структуры материи. Однако конкретные его проявления определяются условиями, в к-рых реализуются разл. св-ва хим. элементов. Напр., на Земле специфичностьэтих св-в обусловлена обилием кислорода и его соед., в т.ч. оксидов, что, в частности, во многом способствовало выявлению самого св-ва периодичности. Период — строка периодической системы химических элементов, последовательность атомов по возрастанию заряда ядра и заполнению электронами внешней электронной оболочки. Периодическая система имеет семь периодов. Первый период, содержащий 2 элемента, а также второй и третий, насчитывающие по 8 элементов, называются малыми. Остальные периоды, имеющие 18 и более элементов — большими. Седьмой период не завершён. Номер периода, к которому относится химический элемент, определяется числом его электронных оболочек (энергетических уровней). Каждый период (за исключением первого) начинается типичным металлом (Li, Nа, К, Rb, Cs, Fr) и заканчивается благородным газом (Не, Ne, Ar, Kr, Хе, Rn), которому предшествует типичный неметалл. В первом периоде, кроме гелия, имеется только один элемент — водород, сочетающий свойства, типичные как для металлов, так и (в большей степени) для неметаллов. У этих элементов заполняется электронами 1 s -подоболочка. У элементов второго и третьего периода происходит последовательное заполнение s - и р -подоболочек. Для элементов малых периодов характерно достаточно быстрое увеличение электроотрицательности с увеличением зарядов ядер, ослабление металлических свойств и усиление неметаллических. Четвёртый и пятый периоды содержат декады переходных d -элементов (от скандия до цинка и от иттрия до кадмия), у которых после заполнения электронами внешней s -подоболочки заполняется, согласно правилу Клечковского, d -подоболочка предыдущего энергетического уровня. Группа периодической системыхимических элементов — последовательность атомов по возрастанию заряда ядра, обладающих однотипным электронным строением. Номер группы определяется количеством электронов на внешней оболочке атома (валентных электронов) и, как правило, соответствует высшей валентности атома. В короткопериодном варианте периодической системы группы подразделяются на подгруппы — главные (или подгруппы A), начинающиеся с элементов первого и второго периодов, и побочные(подгруппы В), содержащие d -элементы. Подгруппы также имеют названия по элементу с наименьшим зарядом ядра (как правило, по элементу второго периода для главных подгрупп и элементу четвёртого периода для побочных подгрупп). Элементы одной подгруппы обладают сходными химическими свойствами. С возрастанием заряда ядра у элементов одной группы из-за увеличения числа электронных оболочек увеличиваются атомные радиусы, вследствие чего происходит снижение электроотрицательности, усиление металлических и ослабление неметаллических свойств элементов, усиление восстановительных и ослабление окислительных свойств образуемых ими веществ.   4.Типы химической связи. Определение каждого типа связи, в каких веществах встречается. Под химической связью понимают такое взаимо действие атомов, которое связывает их в молекулы, ионы, радикалы, кристаллы. Различают четыре типа химических связей: ионную, ковалентную, металлическую и водородную. Ионная химическая связь Ионная химическая связь — это связь, образовавшаяся за счет электростатического притяжения катионов к анионам. Как вы знаете, наиболее устойчивой является такая электронная конфигурация атомов, при которой на внешнем электронном уровне, подобно атомам благородных газов, будет находиться 8 электронов (или для первого энергетического уровня — 2). При химических взаимодействиях атомы стремятся приобрести именно такую устойчивую электронную конфигурацию и часто достигают этого или в результате присоединения валентных электронов от других атомов (процесса восстановления), или в результате отдачи своих валентных электронов (процесса окисления). Атомы, присоединившие «чужие» электроны, превращаются в отрицательные ионы, или анионы. Атомы, отдавшие свои электроны, превращаются в положительные ионы, или катионы. Понятно, что между анионами и катионами возникают силы электростатического притяжения, которые и будут удерживать их друг около друга, осуществляя тем самым ионную химическую связь. Так как катионы образуют в основном атомы металлов, а анионы — атомы неметаллов, логично сделать вывод, что этот тип связи характерен для соединений типичных металлов (элементы главных подгрупп I и II групп, кроме магния и бериллия Ве) с типичными неметаллами (элементы главной подгруппы VII группы). Классическим примером является образование галогенидов щелочных металлов (фторидов, хлоридов и др.). Такой тип связи характерен для гидроксидов типичных металлов и многих солей кислородсодержащих кислот. Однако при образовании ионной связи не происходит идеального (полного) перехода электронов. Ионная связь является крайним случаем ковалентной полярной связи. Ионная связь существует также в солях аммония, где нет атомов металлов (их роль играет катион аммония) Ковалентная химическая связь Металлическая связь— связь между положительными иона­ми в кристаллах металлов, осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по кристаллу. В соот­ветствии с положением в периодической системе атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов. Эти электроны достаточно слабо связаны со своими ядрами и могут легко отры­ваться от них. В результате в кристаллической решетке металла появляются положительно заряженные ионы и свободные элек­троны. Поэтому в кристаллической решетке металлов существует большая свобода перемещения электронов: одни из атомов будут терять свои электроны, а образующиеся ионы могут принимать эти электроны из «электронного газа». Как следствие, металл представляет собой ряд положительных ионов, локализованных в определенных положениях кристаллической решетки, и большое количество электронов, сравнительно свободно перемещающихся в поле положительных центров. В этом состоит важное отличие металлических связей от ковалентных, которые имеют строгую направленность в пространстве. Металлическая связь отличается от ковалентной также и по прочности: ее энергия в 3-4 раза меньше энергии ковалентной связи.Энергия связи — энергия, необходимая для разрыва хими­ческой связи во всех молекулах, составляющих один моль ве­щества. Энергии ковалентных и ионных связей обычно велики и составляют величины порядка 100-800 кДж/моль. 5. Агрегатное состояние вещества. Все вещества могут существовать в трех агрегатных состояниях - твердом, жидкоми газообразном. Четвертым агрегатным состоянием вещества часто считают плазму. Переходы между ними сопровождаются скачкообразным изменением ряда физических свойств (плотности, теплопроводности и др.). Агрегатное состояние зависит от физических условий, в которых находится вещество. Существование у вещества нескольких агрегатных состояний обусловлено различиями в тепловом движении его молекул (атомов) и в их взаимодействии при разных условиях. Газ - агрегатное состояние вещества, в котором частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия; кинетическая энергия теплового движения его частиц (молекул, атомов) значительно превосходит потенциальную энергию взаимодействий между ними, поэтому частицы движутся почти свободно, целиком заполняя сосуд, в котором находятся, и принимают его форму. Любое вещество можно перевести в газообразное, изменяя давление и температуру. Жидкость - агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Для нее характерна большая подвижность частиц и малое свободное пространство между ними. Это приводит к тому, что жидкости сохраняют свой объем и принимают форму сосуда. В то же время жидкость обладает рядом только ей присущих свойств, одно из которых - текучесть. В жидкости молекулы размещаются очень близко друг к другу. Поэтому плотность жидкости гораздо больше плотности газов (при нормальном давлении). Свойства жидкости по всем направлениям одинаковы (изотропны) за исключением жидких кристаллов. При нагревании или уменьшении плотности свойства жидкости, теплопроводность, вязкость меняются, как правило, в сторону сближения со свойствами газов. Тепловое движение молекул жидкости состоит из сочетания коллективных колебательных движений и происходящих время от времени скачков молекул из одних положений равновесия в другие. При наличии внешней силы, сохраняющей свое направление более длительное время, чем интервалы между скачками, молекулы перемещаются в направлении этой силы, что и приводит к текучести жидкости. Твердые тела - агрегатное состояние вещества, характеризующееся стабильностью формы и характером теплового движения атомов. Это движение вызывает колебания атомов (или ионов), из которых состоит твердое тело. Амплитуда колебаний обычно мала по сравнению с межатомными расстояниями. Структура твердых тел многообразна, но, тем не менее, их можно разделять на кристаллы и аморфные тела. В кристаллах атомы (или ионы) расположены в пространстве в узлах кристаллической решетки и колеблются около них. Строгая периодичность в расположении атомов приводит к сохранению порядка на больших расстояниях. В аморфных телах атомы колеблются около хаотически расположенных точек. Свойства аморфных тел: они изотропны, не имеют постоянной температуры плавления, обладают текучестью. По типам химической связи твердые тела делят на три класса, каждый из которых характеризуется определенным пространственным распределением электронов: 1) ионные кристаллы (NaCl, KaCl); 2) ковалентные (алмаз, Ge, Si); 3) металлические. Кристаллическая структура твердых тел зависит от сил, действующих между атомами и частицами. Одни и те же атомы могут образовывать различные структуры - серое и белое олово, графит и алмаз. Полиморфизм - способность некоторых веществ существовать в состояниях с различной атомно-кристаллической структурой (сера, кремнезем имеют более чем две полиморфные модификации). Одиночные кристаллы называют монокристаллами. У монокристаллов некоторые свойства анизотропны, т. е. зависят от направления (механические, оптические и электрические). Естественная анизотропия - характерная особенность кристаллов; например, пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки вдоль определенной плоскости (параллельно этой плоскости силы сцепления между частицами слюды наименьшие). Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическим. Поликристаллические материалы изотропны. Плазма - частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности отрицательных и положительных зарядов одинаковы. При сильном нагревании любое вещество испаряется, превращается в газ. Если увеличивать температуру и далее, резко   6.Типы кристаллических решеток. (атомная, молекулярная, ионная и металлическая) В зависимости от того, из каких частицы построена кристаллическая решетка и каков характер химической связи между ними, выделяют различные типы кристаллов.   Кристаллические решетки, состоящие из ионов, называются ионными. Их образуют вещества с ионной связью. Примером может служит кристалл хлорида натрия, в котором, как уже отмечалось, каждый ион натрия окружен шестью хлорид-ионами, а каждый хлорид-ион - шестью ионами натрия. Такому расположению соответствует наиболее плотная упаковка, если ионы представить в виде шаров, размещенных в кристалле. Очень часто кристаллические решетки изображают, как показано на рис где указывается только взаимное расположение частиц, но не их размеры. Число ближайших соседних частиц, вплотную примыкающих к данной частице в кристалле или в отдельной молекуле, называется координационным числом. Кристаллические решетки, в узлах которых находятся отдельные атомы, называются атомными. Атомы в таких решетках соединены между собой прочными ковалентными связями. Примером может служить алмаз - одна из модификаций углерода. Алмаз состоит из атомов углерода, каждый из которых связан с четырьмя соседними Кристаллические решетки, состоящие из молекул (полярных и неполярных), называются молекулярными.Молекулы в таких решетках соединены между собой сравнительно слабыми межмолекулярными силами. Поэтому вещества с молекулярной решеткой имеют малую твердость и низкие температуры плавления, нерастворимы или малорастворимы в воде, их растворы почти не проводят электрический ток. Число неорганических веществ с молекулярной решеткой невелико. Металлическая кристаллическая решетка присуща элементарным металлам, а также соединениям металлов друг с другом. Такие свойства металлических кристаллов, как летучесть, механическая прочность, температура плавления, сильно колеблются. Однако некоторые физические свойства исключительно характерны для кристаллов металлического типа (см. гл. [1] Металлические кристаллические решетки характеризуются наличием в их узлах положительно заряженных ионов металла. [2] Металлическая кристаллическая решетка характеризуется наличием ионов, расположенных в ее узлах, и свободных электронов. Часть свободных электронов удерживается электрическим полем ионов, часть, так называемые электроны проводимости, непосредственно участвует в создании электрического тока. Однако при направленном движении под влиянием электрического поля электроны проводимости испытывают взаимодействие с ионами кристаллической решетки, которые находятся в состоянии теплового колебательного движения. После каждого такого взаимодействия направление движения и скорость электрона меняются. Такой процесс обмена энергией идет непрерывно и требует для ускорения электронов после каждого акта столкновения постоянной затраты энергии извне.   8. Скорость химической реакции. Факторы, влияющие на скорость реакции. Скорость химической реакции, величина, характеризующая интенсивность реакции химической. Скоростью образования продукта реакции называется количество этого продукта, возникающее в результате реакции за единицу времени в единице объёма (если реакция гомогенна) или на единице площади поверхности (если реакция гетерогенна). Для исходных веществ аналогичным образом определяется скорость их расходования. Количества веществ выражают в молях. Тогда скорости образования продуктов и расходования исходных веществ относятся как стехиометрия, коэффициенты этих веществ в уравнении реакции. Например, в случае реакции N₂ + ЗН₂ = 2NH₃ скорость расходования водорода в 3 раза, а скорость образования аммиака в 2 раза больше скорости расходования азота. Отношение скорости образования продукта реакции, или скорости расходования исходного вещества, к соответствующему стехиометрическому коэффициенту называется скоростью химической реакции. Скорость химической реакции может варьировать в чрезвычайно широких пределах — от очень малой (в случае геологического процессов, длящихся миллионы лет) до очень большой (в случае ионных реакций, завершающихся за миллионные доли секунды). О теории скорости химической реакции Для измерения скорости химической реакции служат разнообразные методы. Выбор метода определяется характером реакции и её скоростью. Не затрагивая реакций специальных типов (электродные, фотохимические, радиационно-химические), охарактеризуем основные методы измерения скоростей обычных реакций, обусловленных энергией теплового движения. При использовании статического метода реакцию проводят в замкнутом сосуде. О её скорости судят по изменению состава реагирующей смеси на основании анализа проб или по какому-либо свойству реагирующей смеси, зависящему от состава. В случае газовых реакций, сопровождаемых изменением числа молекул, часто следят за реакцией по изменению давления. Проточный метод заключается в том. что реагирующую смесь пропускают с постоянной скоростью сквозь зону реакции: для гетерогенной реакции — это обычно объём, заполненный гранулами катализатора; в случае гомогенной реакции — область повышенной температуры. Степень превращения исходных веществ в продукты определяют по составу смеси, выходящей из зоны реакции. Скорость реакции зависит от многих причин. На нее влияют: а) природа реагентов и б) условия проведения процесса: концентрация реагентов, давление (для реакций с участием газов), температура, катализатор, примеси и их концентрации, среда (для реакций в растворах), форма реакционного сосуда (в цепных реакциях), интенсивность света (в фотохимических реакциях), мощность дозы излучения (в радиационно-химических процессах) и др. Основными факторами, которые приходится учитывать во всех процессах, являются концентрации (давления) реагентов, температура и действие катализатора.     10. Дисперсные системы. Классификация дисперсных систем. Дисперсной называется система, состоящая из двух или более веществ, причем одно из них в виде очень маленьких частиц равномерно распределено в объеме другого.Вещество распадается на ионы, молекулы, атомы, значит “дробится” на мельчайшие частицы. “Дробление” > диспергирование, т.е. вещества диспергируют до разных размеров частиц видимых и невидимых. Вещество, которое присутствует в меньшем количестве, диспергирует и распределено в объеме другого, называют дисперсной фазой. Она может состоять из нескольких веществ. Вещество, присутствующее в большем количестве, в объеме которого распределена дисперсная фаза, называют дисперсной средой. Между ней и частицами дисперсной фазы существует поверхность раздела, поэтому дисперсные системы называются гетерогенными (неоднородными). И дисперсную среду, и дисперсную фазу могут представлять вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. В зависимости от сочетания агрегатного состояния дисперсной среды и дисперсной фазы можно выделить 9 видов таких систем.     11. Поверхностное натяжение. Смачивание. ПАВ. Поверхностное натяжение Молекулы вещества в жидком состоянии расположены почти вплотную друг к другу. В отличие от твердых кристаллических тел, в которых молекулы образуют упорядоченные структуры во всем объеме кристалла и могут совершать тепловые колебания около фиксированных центров, молекулы жидкости обладают большей свободой. Каждая молекула жидкости, также как и в твердом теле, «зажата» со всех сторон соседними молекулами и совершает тепловые колебания около некоторого положения равновесия. Однако, время от времени любая молекула может переместиться в соседнее вакантное место. Такие перескоки в жидкостях происходят довольно часто; поэтому молекулы не привязаны к определенным центрам, как в кристаллах, и могут перемещаться по всему объему жидкости. Этим объясняется текучесть жидкостей. Из-за сильного взаимодействия между близко расположенными молекулами они могут образовывать локальные (неустойчивые) упорядоченные группы, содержащие несколько молекул. Это явление называется ближним порядком. Наиболее интересной особенностью жидкостей является наличие свободной поверхности. Жидкость, в отличие от газов, не заполняет весь объем сосуда, в который она налита. Между жидкостью и газом (или паром) образуется граница раздела, которая находится в особых условиях по сравнению с остальной массой жидкости. Молекулы в пограничном слое жидкости, в отличие от молекул в ее глубине, окружены другими молекулами той же жидкости не со всех сторон. Силы межмолекулярного взаимодействия, действующие на одну из молекул внутри жидкости со стороны соседних молекул, в среднем взаимно скомпенсированы. Любая молекула в пограничном слое притягивается молекулами, находящимися внутри жидкости (силами, действующими на данную молекулу жидкости со стороны молекул газа (или пара) можно пренебречь). В результате появляется некоторая равнодействующая сила, направленная вглубь жидкости. Поверхностные молекулы силами межмолекулярного притяжения втягиваются внутрь жидкости. Но все молекулы, в том числе и молекулы пограничного слоя, должны находиться в состоянии равновесия. Это равновесие достигается за счет некоторого уменьшения расстояния между молекулами поверхностного слоя и их ближайшими соседями внутри жидкости. Как видно из рис. 3.1.2, при уменьшении расстояния между молекулами возникают силы отталкивания. Если среднее расстояние между молекулами внутри жидкости равно r ₀, то молекулы поверхностного слоя упакованы несколько более плотно, а поэтому они обладают дополнительным запасом потенциальной энергии по сравнению с внутренними молекулами (см. рис. 3.1.2). Следует иметь ввиду, что вследствие крайне низкой сжимаемости наличие более плотно упакованного поверхностного слоя не приводит к сколь-нибудь заметному изменению объема жидкости. Если молекула переместится с поверхности внутрь жидкости, силы межмолекулярного взаимодействия совершат положительную работу. Наоборот, чтобы вытащить некоторое количество молекул из глубины жидкости на поверхность (т. е. увеличить площадь поверхности жидкости), внешние силы должны совершить положительную работу Δ A _внеш, пропорциональную изменению Δ S площади поверхности: Δ A _внеш = σΔ S. Коэффициент σ называется коэффициентом поверхностного натяжения (σ > 0). Таким образом, коэффициент поверхностного натяжения равен работе, необходимой для увеличения площади поверхности жидкости при постоянной температуре на единицу. В СИ коэффициент поверхностного натяжения измеряется в джоулях на метр квадратный (Дж/м²) или в ньютонах на метр (1 Н/м = 1 Дж/м²). Следовательно, молекулы поверхностного слоя жидкости обладают избыточной по сравнению с молекулами внутри жидкости потенциальной энергией. Потенциальная энергия E _р поверхности жидкости пропорциональна ее площади: E_р = A_внеш = σ S. Из механики известно, что равновесным состояниям системы соответствует минимальное значение ее потенциальной энергии. Отсюда следует, что свободная поверхность жидкости стремится сократить свою площадь. По этой причине свободная капля жидкости принимает шарообразную форму. Жидкость ведет себя так, как будто по касательной к ее поверхности действуют силы, сокращающие (стягивающие) эту поверхность. Эти силы называются силами поверхностного натяжения. Наличие сил поверхностного натяжения делает поверхность жидкости похожей на упругую растянутую пленку, с той только разницей, что упругие силы в пленке зависят от площади ее поверхности (т. е. от того, как пленка деформирована), а силы поверхностного натяжения не зависят от площади поверхности жидкости. Некоторые жидкости, как, например, мыльная вода, обладают способностью образовывать тонкие пленки. Всем хорошо известные мыльные пузыри имеют правильную сферическую форму – в этом тоже проявляется действие сил поверхностного натяжения. Если в мыльный раствор опустить проволочную рамку, одна из сторон которой подвижна, то вся она затянется пленкой жидкости. Капиллярными явлениями называют подъем или опускание жидкости в трубках малого диаметра – капиллярах. Смачивающие жидкости поднимаются по капиллярам, несмачивающие – опускаются.     12. Коллоидные растворы. Их отличие от истинных растворов. Золь иначе лиозоль; коллоидный раствор (англ. sol от лат. solutio — раствор) — высокодисперсная коллоидная система (коллоидный раствор) с жидкой (лиозоль) или газообразной (аэрозоль) дисперсионной средой, в объеме которой распределена другая (дисперсная) фаза в виде капелек жидкости, пузырьков газа или мелких твердых частиц, размер которых лежит в пределе от 1 до 100 нм (10⁻⁹—10⁻⁷м) В зависимости от дисперсионной среды золи бывают твердыми, аэрозолями (газообразная дисперсионная среда) и лиозолями (жидкая дисперсионная среда). В зависимости от природы среды лиозоли называют гидрозолями (вода), органозолями (органическая среда) или, более конкретно, алкозолями (спирты), этерозолями (эфиры) и др. 3оли занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами (суспензиями, эмульсиями). Золи диффундируют медленнее, чем неорганические соли, обладают эффектом светорассеяния (Эффект Тиндаля). В противоположность гелям, в золях частицы дисперсной фазы не связаны в пространственную структуру, а свободно участвуют в броуновском движении. Частицы дисперсной фазы лиозоля вместе с окружающей их сольватной оболочкой из молекул (ионов) дисперсионной среды называют мицеллами. К лиозолям относятся мицеллярные растворы различных типов, водные растворы биополимеров, органо- и гидрозоли металлов, синтетические латексы. Коллоидные и истинные растворы (изучением коллоидных систем занимается коллоидная химия) отличаются главным образом размерами частиц. В истинных растворах размер частиц менее 1·10⁻⁹ м, частицы в таких растворах невозможно обнаружить оптическими методами; в то время как в коллоидных растворах размер частиц 1·10⁻⁹ м — 5·10⁻⁷ м, частицы в таких растворах можно обнаружить при помощи ультрамикроскопа В отличие от истинных растворов, одинаково прозрачных при рассматривании их как в проходящем, так и в отраженном свете, коллоидные растворы способны рассеивать свет (опалесцировать). Опалесценция становится особо заметной при рассматривании раствора в отраженном свете (явление Фарадея—Тиндаля). Коллоидные растворы в отличие от истинных очень медленно диффундируют. Отличаются они от истинных растворов и малой величиной осмотического давления. Одним из отличий коллоидных растворов от истинных является их неустойчивость. Ча