Главная страница
Навигация по странице:

  • 2. Классификация коллоид­ных систем.

  • 3. Получение КС Диспергаци­онные методы

  • 5.Очистка коллоидных сис­тем: диализ, ультра­фильт­рация.

  • 6. Межмолекулярное взаи­модействие. Молекулярные силы (силы Ван-дер-Ва­альса).

  • 7. Поверхностное натяжение. Зависимость поверхностного натяжение от различных факторов. Методы измере­ния поверхностного натяже­ния.

  • 8. Внутренняя поверхност­ная энергия.

  • 9. Физическая адсорбция и хемосорбция. Количествен­ные характеристики адсорб­ции.

  • 10.Адсорбция паров и газов на однородной поверхности. Изотерма адсорбции Лен­гмюра

  • 11.ПАВ и ПИВ.Поверхн ак­тивность.Прав Дюкло-Траубе.Ур-ие Гиббса

  • 1 2. Изотермы адсорбции и поверхностного натяжения растворов ПАВ. Уравнение Шишковского.

  • 13. Представления о неодно­родности поверхности. Изо­термы Адсорбции Темкина и Фрейндлиха

  • 14. Представления о поли­молекулярной адсорбции. Изо­терма адсорбции БЭТ. Тео­рия Поляни.

  • Шпаргалка К Экзамену По Коллоидной Химии Для Дневников (Зименкова Л. П.). Шпаргалка К Экзамену По Коллоидной Химии Для Дневников (Зименков. 1Коллоидная химия. Свойства коллоидных систем. Признаки объектов коллоидной химии


    Скачать 295.5 Kb.
    Название1Коллоидная химия. Свойства коллоидных систем. Признаки объектов коллоидной химии
    АнкорШпаргалка К Экзамену По Коллоидной Химии Для Дневников (Зименкова Л. П.).doc
    Дата11.03.2017
    Размер295.5 Kb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаШпаргалка К Экзамену По Коллоидной Химии Для Дневников (Зименков.doc
    ТипДокументы
    #3652
    КатегорияХимия
    страница1 из 3
      1   2   3

    1Коллоидная химия. Свой­ства коллоидных систем. Признаки объектов колло­идной химии.

    Коллоидная химия – наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. По­верхностные системы – это процессы, происходящие на границе раздела фаз в межфаз­ном поверхностном слое и возникающие в результате взаимодействия сопряженных фаз. Причина возникновения поверхностных явлений – существование на границе ненасыщенного поля межатомных, межмолекулярных сил, которые возникают из-за разного состава и строения соприкасающихся фаз. Дисперсные системы – гетерогенные системы, со­стоящие из двух и более фаз, одна из которых дисперсная раздроблена, а другая дис­персионная среда - непрерывная часть системы. Свойства коллоидных систем: 1Рассеяние света; 2Медленная диффузия; 3Малое осмотическое давление; 4Коллоидные растворы спо­собны к диализу (с помощью мембраны могут быть опреде­лены от примесей); 5Способность к коагуляции (разрушение); 6Возможность явления электро­фореза (перемещение частиц под действием внешнего элек­трического поля). Признаки коллоидной сис­темы: - гетерогенность; -дисперсность.

    2. Классификация коллоид­ных систем. 1)d-дисперсность, размер частиц дисперсной фазы а) Наносистемы d=1-10 нм, б)Высокодисперсные d=10нм-1 мкм, в)Грубодисперсные d=1-100 мкм. 2) Фракционный состав а) Монодисперсные(один ра­диус), б)Полидисперсные. 3) Кон-я частиц дисперсной фазы. 4)Характер распределения фаз : а) Сплошное-континуальное

    б) Сетка тонких прослоек-сетчатое-би­континуальное. 5)Взаимодействие между час­тицами дисперсной фазы(по кинетическим фазам) а)свободно-дисперсные(малая концентрация V, ж или г дисперсионная среда), б)связно-дисперсные(Vболь­шая-биконтинуальные, ТВ.д.ср). 6) Взаимодействие между ч.д.ф и дис.средой: а)Лиофильные (хорошо рас­творяются, самопроизвольно диспергируются, термодина­мически устойчива)-р-ры кол­лоидных ПАВ, р-ры ВМВ, б)Лиофобные-обладают из­бытком энергии, для них х-на коагуляция, получают непро­извольно, ТД неустойчивы, самопроизвольно разрушаются.

    7) Агрегатное состояние фаз(т/ж –континуальные золи, суспензии,пасты, биконтинуальные гели, т/г – дымы, пыли, порошки, т/т – композитные материалы, горные породы, сплавы. Ж/Ж – эмульсии(молоко, нефть), Ж/Г – туманы, облака, газовые эмульсии, Ж/Т – клетки в человеке. Г/Ж – газированная вода, жидкие пены, Г/Г – нет, Г/Т – почвы, хлеб, сыр, твердые пены, пемза,капиллярные системы с газообразными вещ-ми.

    3. Получение КС Диспергаци­онные методы. Дисперг ме­тоды-Это способы получ лио­фобных золей путем дробле­ния крупных кусков до агрега­тов коллоидных размеров. В зав-ти от вида внешн. работы, которая соверш над грубодис­персной системой, подразде­ляют на: 1)мех. Диспергир - это мех дробление грубодисперсн сист путем: раздробления, удара, истирания, расщепле­ния. Измельчение частиц до мелких размеров с помощью шаровых мельниц. Шар мель­ница-это полый цилинр со­суд,заполненный частично шарами того же материала и при медленном вращении шары перекатыв, истирая и дробя материал. Работами Ре­биндера устан явл понижения сопротивл тв тел упругим и пластич деформац, а также мех разруш пол влиянием адсорб­ции ПАВ. ПАВ облегчают дисперг и способств значи­тельному повышении степени дисперсности. Мех дисперг –это оч энергоемкий про­цесс. 2)Физ дисперг - дисперг ультразвуком, происходит за счет разрывающих усилий. Они возник в жик или тв теле при прохождении через них ультразвуковых колеб с часто­той более 20.000Гц в сек. При прохождении звук волны в сист возникают местные, бы­стро чередующиеся сжатия и расширения в-ва, котор приво­дят к его разрушению.Этот метод применим только при дисперг малопрочных в-в (сера, крахмал и тд). 3)Физ-хим способ-метод пептизации. Из­мельчен материал или промы­тый осадок в-ва, получ в рез-те хим реакции осаждения, про­мыв небольшим кол-вом р-ра пептизатора, образ высоко­дисперсная сист.Не могут пеп­тизироваться плотные, тяже­лые осадки,а наоборот, рых­лые, свежеприготовленные. Фактич пептизация –это не дисперг. Пептизир осадок-это уже диспег материал, дове­денный до коллоидн степени измельчения, в котор частицы в рез-те слипания образ круп­ный агрегат. Пептизация-это наруш связей между слипши­мися частицами. Чем слабее эти связи, тем легче происх пептиз.

    4.Конденсационные методы получения дисперс­ных сис­тем. Системы с размером час­тиц -100 нм получают конде­саци­онными методами.В ос­нове конденсационных мето­дов ле­жит процесс образова­ния дис­персной фазы из ве­ществ, на­ходящихся в молеку­лярном или ионном состоя­нии – созда­ние пересыщенного раствора, из которого должна быть по­лучена коллоидная система.
    Физические методы конденса­ции: 1) охлаждение паров жидко­стей или твердых тел при адиабатическом расшире­нии или смешивании их с большим объемом воздуха; 2) замена на другой раствори­тель,в котором диспергируе­мое вещество хуже растворя­ется. (туман, смог). Замена растворителя приводит к образованию золя в тех слу­чаях, когда к исходному рас­твору добавляют другую жид­кость, которая хорошо смеши­вается с исходным раствори­телем, но является плохим растворителем для растворен­ного вещества. Химические методы конден­сации основаны на выполне­нии различных ре­акций, в ре­зультате которых из пересы­щенного раствора оса­ждается нерастворенное веще­ство, не только обменные, но и окислительно-восстановитель­ные реакции, гидролиза и т.п.Дисперсные системы можно также получить мето­дом пеп­тизации, который за­ключается в переводе в колло­идный «рас­твор» осадков, час­тицы кото­рых уже имеют кол­лоидные размеры.

    5.Очистка коллоидных сис­тем: диализ, ультра­фильт­рация.

    Для очистки коллоидных рас­творов от примесей исполь­зуют такие методы, как фильт­рация, диализ, электродиализ, ультра­фильтра­ция. Фильтрация (основана на способности коллоидных час­тиц проходить через поры обычных фильтров.При этом более крупные частицы задер­живаются. Элементарный про­цесс фильтрования может происходить только при усло­вии, что имеет место разность давлений жидкости над пере­городкой и под ней. Диализ - удаление с помощью мембран низкомолекулярных соедине­ний из коллоид­ных растворов и растворов ВМС. При этом используют свойство мембран пропускать молекулы и ионы малого размера и задержи­вать коллоидные частицы и макро­молекулы. Жидкость, подвер­гаемую диализу, отделяют от чистого растворителя соответ­ству­ющей мембраной. Малые молекулы и ионы диффунди­руют через мембрану в рас­творитель и при его доста­точно частой замене поч­ти на­цело удаляются из диализуе­мой жидкости. Проницаемость мембраны для низкомолеку­лярных веществ обусловлива­ется тем, что малые молекулы и ионы или свободно прохо­дят через капилляры, пронизы­вающие мембраны, или рас­творяются в веществе мем­браны. Электродиализ позво­ляет в несколько десятков раз увеличить скорость диализа низкомолекулярных электро­литов. С этой це­лью в диали­заторе создают постоянное электрическое поле с па­де­нием потенциала 20—250В/см и выше.

    Ультрафильтрация применяется для очистки сис­тем, содер­жащих частицы коллоидных размеров (золи, растворы ВМС, взве­си бакте­рий и вирусов). Суть метода - в продавливании разделяе­мой смеси через фильтры с порами, пропускающими только мо­лекулы и ионы низкомолеку­лярных веществ.

    6. Межмолекулярное взаи­модействие. Молекулярные силы (силы Ван-дер-Ва­альса). Межмолекулярное взаимодей­ствие может иметь разный ха­рактер: 1)Химические связи - об­разу­ются путем перекрывания электронных орбиталей и по­тому сугубо специфичны. 2)Водородные связи воз­ни­кают между молекулами, со­держащими функциональ­ную группу OH (кислоты, ще­лочи, вода, спирты). 3)Силы Ван-дер-Ваальса. Молекулярные связи, которые действуют между любыми мо­лекулами. Силы межмолекулярного воздействия при поляризации молекул и образования диполей. К этим силам отно­сят: а) ориентационные – возни­кают между полярными моле­кулами в результате взаимо­действия дипольных момен­тов. Из-за диполь-дипольного взаимодействия молекулы приобретают определенную ориентацию относительно друг друга. б) индукционные – у полярных и неполярных молекул. Ди­поль-неполярные молекулы возникают в электрическом поле или под действием поля полярной молекулы. в) дисперсионные силы дейст­вуют между всеми молеку­лами и возникают из-за непре­рыв­ного движения электронов в атомах, приводящего к обра­зованию мгновенных диполей. Электрическое поле мгновен­ного диполя 1-ого атома инду­цирует дипольный момент другого атома, что приводит к возникновению сил притяже­ния. Различие между химическими и молекулярными связями: 1) по величине энергии( Емол=5-50 кДж/моль, Ехим=80-800) 2) по радиусу действия rхим=10-10м,rмол>10-9м, 3)молекулярные силы не специфичны, 4)мол силы аддитивны, хим силы насыщаемые.

    7. Поверхностное натяжение. Зависимость поверхностного натяжение от различных факторов. Методы измере­ния поверхностного натяже­ния.

    Пов.нат. – численно = работе обратимого изотермич. обр-я ед пов-ти. ПН-частная производная от любого ТД потенциала по площади поверх. Раздела фаз при соотв. Сonst параметрах. ПН – колич. Равно поверхностной силе, действ.на ед.длины контура, огранич. Поверхность жидк.Сила ПН направлена тангенциально пов-ти раздела фаз. [σ]=Дж/м2=Н/м.

    Факторы: 1) температура: с ув-ем T пов.нат. уменьшается: усилива­ется тепловое дв-е мол-л, кот.ведет к ослаблению меж­мол. вз-я => ум-ся внутр.давл => ум-ся пов.нат.

    2) природа фазы: чем больше межмол. вз-е внутри фазы, тем больше пов.нат на границе раздела фаз. 3) природа грани­чащих фаз: чем больше меж­мол. вз-е между контакти­рующими фазам, тем меньше пов.нат на границе раздела этих фаз. Если жид. Раств-ся друг в друге, то пов.нат на границу ж1/ж2 приблизит-но равны разности пов.нат вза­имно насыщ.жид-й на границе с возд. 4) влияние добавок: 1.ПНАВ; 2.ПИАВ (р-ры элек­тролитов, кот. в воде дисс-ют с обр-ем ионов, ионы гидроти­руются, т.к. Еион/н2о>Eн2о/н2о, поэтому ионы интенсивно втяг-ся вглубь р-ра и әσ/әС>0. 3.ПАВ(орган. мол-лы с несиммет­рич.дефильным строением из непол. УВ-рад и пол группы. Молекула ПАВ из-за дефильного строения по-разному взаим.с мол-ми воды в рас-ре полярная часть легко гидратируется, а неполярный УВ-радикал слабо взаим с водой, но при этом мешает диполям воды взаим.друг с другом. Энергия сист увелич. Поэтому энергетич выгоднее удалить неполярные радикалы из объема с образ.ориентированного слоя,в кт полярная часть обращена к воде, а неполярная в воздух). Методы определения: 1) статч: осн. на изуч. утстойч. равновес. сост, к кот.самопроизв.прих.сист. 1.метод капиллярного подня­тия (рис+формула) 2. м.висячей или лежачей капли: осн.на изуч-и формы капель в поле силы тяж. Ведется учет отклон-я их формы от сферич. (рис) 3. м.уравновеш-я пла­стинки: толщ.d закреп.на коро­мысле весов погруж.в ис­след.жид.,кот.хорошо.смач.её пов-ть. σ=F/2d.Суммарный вес жидк.и сила F, кт надо приложить для уравновешивания пластинки не зависит от формы миниска и при угле Q=0 равен ПН. 2)полустатич: осн. на изуч. усл, при кот сист. теряет равновесие. 1. метод наиб.давл.в пузырьке газа σ =1/2ΔPmax*r0(рис).Растет пузырек воздуха 2. метод отрыва кольца σ=F/4πr*K (рис). Усилие по отрыву от кольца пропорционально ПН. 3.сталагмометрич: осн. на оп­ред. веса капель,отрыв.под дейст.силы тяж. в момент от­рыва капли её вес уравно­веш.силами пов.нат, умнож.на d капилл. Р=2πr0σ/K (рис)

    3) днамческие: метод колеб­лющихся струй: изуч.св-ва по­верх.жид.через малые пром-ки врем после их образ-я. С пом-ю эллиптич.отв-я образ.струю в форме эллиптич.цил. под д-ем сил пов.нат.,кот стрем.придать ф-му цил с круговым сечением и инерционных сил устан поперечное колеб.струи.Большая и малая ось эллипса постоянно меняются.

    8. Внутренняя поверхност­ная энергия. Поверхностная энергия – это избыток энергии в тонком слое вещества у по­верхности соприкосновения фаз по сравнению с энергией вещества внутри фазы. Полная поверхностная энергия скла­дывается из работы образования поверхности, т.е. работы, не­обходимой для преодоления сил межмолекулярного взаимодействия при переме­щении молекул из объема фазы в поверхност­ный слой, и теплового эф­фекта, связанного с этим про­цессом. В соответ­ствии с тер­модинамическими зависимостями удельная пол­ная п.э. равна: dU=- T (∂σ/∂T)+σ/ при V=const уравнение Гиб­бса-Гельм­гольца.

    σ уменьшается линейно с рос­том Т. И в линейной области ∂σ/∂T = const, ∂2σ/∂T2=0, диф­ференциаль­ное уравнение по Т дает: ∂U/∂T=∂σ/∂T-∂σ/∂T-Т(∂2σ/∂T2), ∂U/∂T=0. Таким образом, величина U является температурным инва­риантом. Благодаря этому свойству удельная поверхно­стная энергия – одна из важ­нейших характеристик меж­молекулярных сил в чистых жидкостях.

    9. Физическая адсорбция и хемосорбция. Количествен­ные характеристики адсорб­ции. Адсорбция – процесс са­мопроизвольного изменения концентрации компонентов системы между поверхност­ным слоем и объемной фазой. В зависимости от характера сил, действующих между час­тицами адсорбата и адсор­бента, различают физическую и химическую (хемосорбцию). Физическая адсорбция проис­ходит под влиянием сил Ван-дер-Ваальса и по своей при­роде аналогична процессам конденсации паров адсорбата. Хемосорбция обусловлена пе­рекрыванием электронных ор­биталей частиц адсорбата и адсорбента, т.е. вызывается их химическим взаимодействием. Теплота хемосорбции соизме­рима с теплотами химических реакций.Qфиз<=20 кДж/моль,Qхим=80-800кДж/моль. Хемосорбция необра­тима, физическая обратима. Физическая малоспецифична, химическая специфична (ад­сорбция происходит, только если возможна хим. реакция). Физ. адсорбция сопровожда­ется образованием полислоев, химическая монослойна. Скорость физ велика, мгновенно. У хим меньше. Тувелич – Афиз уменьш – Ахим увелич. Количественные характери­стики: 1)а - Абсолютная ад­сорбция-число моль и гр адсорбата приход.на ед.поверхности или массы адсорбента 2)г – Избыточная (Гиб­бсова) адсорбция - Избыток адсорбата в по­верх­ностном слое по срав­нению с его количеством в таком же объеме фазы, приходящейся на единицу по­верхности, или массы адсор­бента.

    Энергетические характеристики адсорбции: интегральная теплота – общее кол-во тепла,кт выделяется при адсорбции,отнесенное к массе адсорбента и равна убыли энтальпии Q=-дельтаН. Диф.теплота – q = убыли энальпии при изменении адсорбции на dA.

    10.Адсорбция паров и газов на однородной поверхности. Изотерма адсорбции Лен­гмюра. Основные положения теории Ленгмюра, которая описывает данный вид ад­сорбции: 1.Адсорбция мономолекулярна, 2.Адсорбция локализована, 3.Энергетическая однород­ность пов-ти(все центры ад­сорбции обладают равной энергией и адсорбированные молекулы не взаимодействуют друг с другом). Ур-е Ленгмюра Г=Г∞bc/1+bc. Отклонения от ур-я Ленгмюра при физ.адсорбции связаны с образ.полислоев, при хим. – с неоднородностью поверхн. Условия применимости: 1)линейность в координатах,2)не зависит от температуры, 3) с увеличением Т в экспоненциально падает.

    11.ПАВ и ПИВ.Поверхн ак­тивность.Прав Дюкло-Траубе.Ур-ие Гиббса.

    ПИВ- р-ры элек­тролитов, кот. в воде дисс-ют с обр-ем ионов, ионы гидроти­руются, т.к. Еион/н2о>Eн2о/н2о, поэтому ионы интенсивно втяг-ся вглубь р-ра и әσ/әС>0. ПАВ-орган молек с не­симметр дефильным строе­нием сост из неполярного уг­левод радикала и полярной группы. Молекула ПАВ из-за дефильного строения по-разному взаим.с мол-ми воды в рас-ре полярная часть легко гидратируется, а неполярный УВ-радикал слабо взаим с водой, но при этом мешает диполям воды взаим.друг с другом. Энергия сист увелич. Поэтому энергетич выгоднее удалить неполярные радикалы из объема с образ.ориентированного слоя,в кт полярная часть обращена к воде, а неполярная в воздух. Правило Д-Т:С увелич длины углеводородного ради­кала на одну группу СН2 по­верх активность растет в гомо­логич ряду в 3-3,5 раза. =3-3,5.Г бесконеч­ность одинак потому, что оп­ред величина одной группы. Ур-ие Гиббса .

    12. Изотермы адсорбции и поверхностного натяжения растворов ПАВ. Уравнение Шишковского.

    Ур-е Шишковского σ=σ0-Вln(1+AC)

    13. Представления о неодно­родности поверхности. Изо­термы Адсорбции Темкина и Фрейндлиха.Причина неод­нородности могут иметь раз­ную природу: а)биографическая неоднород­ность это первонач выход на поверхность раздела фаз раз­личных кристаллографич. гра­ней, ребер, узлов. б)индуцированная неоднород­ность – связана с процессом адсорбции из-за электростатич адсорбции из-за электростатич взаимодействия адсорбир час­тиц,изменения электронной структуры адсорбента из-за изменения концентрации сво­бодных электронов.Для случая неоднородности уравнение изотермы Темкина , где f=ln(b0/b1) – пока­затель неоднородности, b0 – коэффициент на наиболее сильно адсорбирующих цен­трах. q=q0-kΘ – линейная зависимость. Это логарифмическая изотерма. Для случая экспо­ненциальной неоднородности она описывается Ур-нием Фрейндлиха или

    14. Представления о поли­молекулярной адсорбции. Изо­терма адсорбции БЭТ. Тео­рия Поляни.

    Теория Поляни,основные по­ложения: 1)адсорбция обусловлена чисто физическими силами взаимодействия, в адсорбци­онном пространстве дейст­вуют только дисперсионные силы, не зависящие от темпе­ратуры. 2)вблизи пов-ти адсор­бента образуется непрерывное сило­вое поле. 3)все адсорбированное веще­ство находится в жидком со­стоянии. 4)за меру интенсивности ад­сорбционного взаимодейст­вия принят адсорбционный потен­циал, т.е. работа по пе­реносу одного моль газа с по­верхно­сти жидкого адсорбата в рав­новесную газовую фазу. Ад­сорбционный потенциал: ε= RTln(P0/P). Допущение, что практически все адсорбированное вещество находится в жидком состоянии позволяет заменить зависи­мость адсорбционного потен­циала от расстояния на функ­цию объема жидкого адсор­бата. Зависимость ξ как функ­ция R или V называется по­тенциальной кривой адсорб­ции или характеристической кривой, поскольку вид кривой не зависит от температуры. Для количественного описания изотерм различных типов ис­пользуется теория БЭТ: 1.адсорбция многослойна, 2. первый слой адсорбата об­разуется в результате действия вандерваальсовых сил между адсорбатом и адсорбентом, последующие – конденсации наиболее «холодных» молекул пара, обладающих кинетиче­ской энергией, меньшей QL, 3. возможно построение по­следующих слоев при неза­конченном первом. Основные положения:1)поверхность энергетически однородна,2)адсорбция локализована,3)теплота адсорбции const в слоях и равна теплоте конденсации. C= К адс./К конд.
      1   2   3
    написать администратору сайта