Анализ процесса упорядочения элементов одного уровня за счёт внутренних факторов. Рассмотрение диссипативной и континуальной самоорганизации. Изучение периодических коллоидных структур. Обзор колец Лизеганга. Исследование эволюции дисперсных систем.
Аннотация к работе
Курсовая работа на тему: «Самоорганизация коллоидных структур»Коллоидная химия - раздел химической науки, изучающий микрогетерогенные дисперсные системы и явления, происходящие на границах раздела фаз, то есть на межфазных поверхностях. В англоязычной литературе используют термины Colloid and Surface (or Interface) Science. Объектами изучения коллоидной химии являются дисперсные системы - гетерогенные многофазные системы, в которых одна из фаз которых находится в измельченном, дисперсном состоянии. Коллоидная химия традиционно включает рассмотрение таких разделов как поверхностные явления, смачивание, капиллярность, управление свойствами поверхностей с помощью поверхностно-активных веществ (ПАВ), теоретические основы образования и устойчивости дисперсных систем, электроповерхностные явления, мицеллообразование, молекулярно-кинетические, оптические, структурно-механические свойства дисперсных систем.Самоорганизация - процесс упорядочения элементов одного уровня в системе за счет внутренних факторов, без внешнего специфического воздействия (изменение внешних условий может также быть стимулирующим либо подавляющим воздействием).Гипотеза о упорядочении в системе за счет ее внутренней динамики высказывалась философом Р. В связи с сотрудничеством представителей естественных наук в области нанотехнологий выяснилось, что термин самоорганизация, в области супрамолекулярной химии и эволюционной биологии определен иным образом для других феноменов, нежели в синергетике. Характеристики процесса: · интенсивный обмен энергией/веществом с окружающей средой, причем совершенно хаотически (не вызывая упорядочение в системе); · имеется некоторое критическое значение управляющего параметра (связанного с поступлением энергии/вещества), при котором система спонтанно переходит в новое упорядоченное состояние (переход к сильному неравновесию); Так как для возникновения упорядочения в таких системах необходим приток энергии или отток энтропии, ее диссипация, Пригожин назвал эти системы диссипативными.Периодические коллоидные структуры - высокоорганизованные коллоидные системы, имеющие определенный порядок расположения дисперсных частиц относительно друг друга.Образование периодических коллоидных структур объясняет теория устойчивости гидрофобных золей - теория ДЛФО (теория Б.В. Одно из следствий этой теории состоит в том, что взаимодействие дисперсных частиц в коллоидном растворе определяет соотношение между высотой потенциального барьера, обусловленного электрическим отталкиванием, и глубиной потенциальных ям на графике зависимости энергии взаимодействия от расстояния между частицами.Образуются при достаточно высокой концентрации золей, частицы которых сами имеют анизотропную форму. Биконтинуальные дисперсные системы - значительное число систем, в которых обе фазы непрерывны и пронизывают друг друга.Механические свойства ПКС определяются наличием в ней пространственной сетки из взаимодействующих дисперсных частиц и жидких прослоек. Правильной решеткой, имеющей те или иные дефекты, обладают тактоиды, бактерии, гели тактоидного строения и многие дисперсии с ограниченным объемом, к которым относят и слои Шиллера. Сравнительно слабое сцепление монодисперсных микрообъектов, позволяет им легко перемещаться и занимать места в узлах решетки.Кольца Лизеганга (также слои Лизеганга, общее название структуры Лизеганга) - концентрические кольца или ритмически перемежающиеся полосы, возникающие в результате периодического осаждения каких-либо соединений при диффузии в гелевых средах. Концентрические структуры впервые были получены в 1896 году немецким химиком Р. Лизегангом. Работая в химической лаборатории фотофабрики, принадлежавшей отцу, он обнаружил, что капля раствора нитрата серебра AGNO3 на фотопластинке, покрытой слоем желатины, который содержит хромпик К2Cr2О7, образуются агрегаты мелких кристаллов Ag2Cr2O7 в виде концентрических колец, напоминающих годичные кольца на спиле дерева. Лизеганг увлекся этим явлением и почти полвека занимался его исследованием. Возможный физический механизм, объясняющий образование структур Лизеганга, был впервые предложен одним из основателей физической химии В.Структуры Лизеганга обычно получают при диффузии одного из исходных веществ через гель, содержащий другое вещество, способное с первым образовывать нерастворимый осадок. На протяжении десятилетий огромное количество реакций осаждения было использовано для изучения явления, показав его общий характер. Структуры Лизеганга получены для хроматов, галогенидов, гидроксидов металлов, карбонатов и сульфидов свинца, меди, серебра, ртути и др. Структуры Лизеганга могут быть получены и без желирующего вещества, если эксперимент проводится в капилляре, где конвекция среды не мешает их формированию. Аналогичное явление происходит не только в гелях, но и в уплотненных инертных порошках (кварца, кизельгура и т. п.), пропитанных раствором соответствующего реагента.