Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы

Нажмите для полного просмотра!

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №2

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №3

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №4

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №5

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №6

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №7

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №8

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №9

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №10

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №11

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №12

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №13

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №14

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №15

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №16

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №17

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №18

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №19

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №20

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №21

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №22

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №23

Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы, слайд №24

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Технология коллоидов и наносистем. Лекция 4. Физико-химические основы нуклеации и технологии формирования новой фазы. Доклад-сообщение содержит 24 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

План лекции

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Получение дисперсных систем конденсационным методом

Слайд 6

Описание слайда:

Кристаллизация новой фазы: два механизма – гомогенный и гетерогенный

Слайд 7

Описание слайда:

Теория зародышеобразования Локальные флуктуации ионов в пересыщенном растворе приводят к их агрегации в кластеры, которые служат предшественниками кристаллов-зародышей. Нанокристаллы распадаются или растут балее за счет адсорбции ионов/молекул на дефектных участках поверхности нанокристаллов, увеличивая свой размер.

Слайд 8

Описание слайда:

Образование новой фазы Мерой отклонения системы от равновесия (ст. пересыщения) и движущей силы процесса служат величины: изобарно-изотермического потенциала ΔGs , изохорно-изотермического потенциала ΔFs , химического потенциала компонента Δμ . Для характеристики системы используют зависимость концентрации с вещества в среде от термодинамических параметров, определяющих состояние системы: с = f (p, T, с’), где p – давление, T – температура, с’ – концентрация иного вещества, понижающего растворимость основного вещества в среде. Пересыщение выражают через его абсолютное значение Δ c = c – ce (ce – равновесная концентрация насыщенного раствора) или через относительную величину – коэффициент пересыщения σ = Δc/ce (×100%). ΔG = −kBT ln σ Δμ = kBT ln c – ΔGs

Слайд 9

Описание слайда:

Классическая теория гомогенной нуклеации Гиббса-Фольмера

Слайд 10

Описание слайда:

Образование новой фазы

Слайд 11

Описание слайда:

Гетерогенная нуклеация Энергетический барьер нуклеации намного снижается если есть частица загрязнения в объеме раствора или на чужеродной поверхности.

Слайд 12

Описание слайда:

Затравочная кристаллизация (seeding) Самопроизвольная нуклеация для многих веществ не идет даже при огромном пересыщении, но облегчается с введением кристаллов или наложением вибрации. Затравочный кристалл («семя») служит темплатой, на которой можно собирать иные молекулы. Энергетически выгоднее достраивать к уже существующей поверхности затравочного кристалла, чем создавать ядро из пересыщенного раствора. Высокоэнергетическая поверхность кристалла способствует адсорбции и адгезии вещества, что энергетически выгоднее, чем создавать ядро с нуля. Использование затравки позволяет контролировать зарождение и структурные характеристики полученного кристалла, что важно в случае плохо кристаллизующихся веществ (например, белков), склонных к образованию пересыщенных метастабильных растворов.

Слайд 13

Описание слайда:

Гомогенная vs гетерогенная нуклеация Резюме Если раствор перенасыщен, то независимо от размера критического зародыша или присутствия посторонней поверхности, раствор в конечном счете будет кристаллизоваться. Вероятность начала кристаллизации увеличивается с ростом ст. пересыщения. Важно понятие критической величины зародыша. Она контролирует вероятность его образования и, в конечном счете, время существования пересышенного раствора. Иными словами, величина зародыша определяет кинетику нуклеации. Наряду с критическим размером зародыша, имеет значение барьер нуклеации, величина которого зависит от kT и запаса свободной поверхностной энергии. Гетерогенная встречается намного чаще, чем гомогенная.

Слайд 14

Описание слайда:

Факторы влияющие на растворение и осаждение Растворимость, скорость растворения и обратная ей скорость кристаллизации и последующее осаждение зависят от многих факторов (в том числе температуры, давления, состава растворителя). Пример – известняк: С использованием данных микроскопии и светорассеяния с временным разрешением – малоуглового рентгеновского рассеяния и комбинации малоуглового и широкоуглового рентгеновского рассеяния (TR-SAXS/WAXS) — было показано, что в пересыщенных растворах карбоната кальция сначала образуются аморфные частицы твердой фазы CaCO3 размером менее 100 нм. Затем происходит или их повторное растворение, или агрегация. В последнем случае впоследствии происходит кристаллизация неравновесной фазы валерита, из которой затем образуется термодинамически более устойчивый кальцит. Поликарбоксилаты инкапсулируют наночастицы CaCO3 и предотвращают рост кристаллов, таким образом препятствуя образованию твердого осадка известкового налета. Решение проблемы – ингибиторы солеотложения. Полиакрилаты с М = 100 тыс. – 2 млн.

Слайд 15

Описание слайда:

Роль полимеров в формировании, осаждении известквых налетов Показано, что добавление гидрофильных блок-сополимеров, таких, как блок-сополимер полиэтиленгликоля и полиаспаргината, не влияет на кинетику образования частиц CaCO3, но заметно замедляет их агрегацию. Эффективность действия полимеров в общем случае сильно зависит от их структуры, молекулярной массы, концентрации и других свойств. Экспериментально установлен следующий ряд природных и синтетических электролитов по их способности предотвращать осаждение карбоната кальция: полиакрилат > полиаспаргинат > фулвиевая кислота > дубильная кислота Источник: Средства для очистки и ухода в быту. Химия, применение, экология и безопасность потребителей (пер. с англ.)./ Под ред . Г.Г. Хауталя, Г.Г. Вагнера. – М.: ИД «КиМ», 2007, 439 с.

Слайд 16

Описание слайда:

Предотвращение инкрустации теплообменного оборудования Использование полимерных ингибиторов В результате систематических исследований осадка дигидрата сульфата кальция (гипса) на поверхности латунных теплообменников было установлено, что меньше всего осадка образуется при использовании полиакрилатов. Способность компонентов влиять на осаждение гипса растет в следующем ряду: полиакрилат < блок-сополимер полиакрилата и поли(2-акриламидо-2-метилпропансульфоната) < блок-сополимер полиакрилата и поли(2-акриламидо-2-метилпропансульфоната) и поли(стиролсульфоната) < дубильные кислоты. Установлен механизм образования бидентатного хелатного комплекса кальция с полиакрилатом, который включает в себя сначала образование монодентатного комплекса кальция с одним положительным зарядом, который находится в равновесии с бидентатным комплексом кальция, дополнительно скрепленного внутримолекулярными мостиковыми водородными связями с участием воды, и с бидентатным комплексом кальция и натрия с межмолекулярными мостиковыми связями.

Слайд 17

Описание слайда:

Экспериментальное исследование ПАВ-ингибиторов кристаллизации и отложения СаСО3

Слайд 18

Описание слайда:

Способ получения с заменой растворителя (на примере прополиса) Средний диаметр, распределение по размерам и заряд частиц ( ξ-потенциал) дисперсии прополиса, стабилизированной смесью сорбитанмоноолеат/ полисорбат-80 (1 : 9)

Слайд 19

Описание слайда:

Трансформация лиофобной ДС в лиофильную Солюбилизация в мицеллах ПАВ как способ получения и стабилизации ДС

Слайд 20

Описание слайда:

Мицеллы лиофобных золей Мицеллы гидрофобных золей – электронейтральные образования, содержащие как собственно дисперсную фазу, так и ионы, составляющие двойной электрический слой (ДЭС). Например, мицелла золя иодида серебра, образованного при избытке AgNO3, состоит из: агрегата, включающего m молекул AgI, образующего вместе со слоем потенциал-определяющих ионов (nAg+) ядро; ядра с частью противоионов (n – x)NO3–, движущихся при наложении электрического поля вместе с твердой фазой; остальных ионов х, находящихся в дисперсионной среде и образующих внешнюю часть мицеллы: