WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 

«Значение коллоидной химии Коллоидная химия –– это раздел физической химии, изучающий поверхностные явления и дисперсные системы. Коллоидная химия практически ...»

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

Значение коллоидной химии

Коллоидная химия –– это раздел физической химии, изучающий

поверхностные явления и дисперсные системы.

Коллоидная химия практически завершает изучаемые

общеобразовательные химические дисциплины, т. к. ориентируется

на рассмотрение сложных реальных физико-химических систем.

Вследствие малых размеров частиц дисперсной фазы типичные

коллоидные системы являются наносистемами –– объектами современных нанотехнологий. Именно в них наиболее ярко проявляется влияние поверхности на свойства, и поэтому поверхностные явления имеют определяющее значение для процессов, протекающих в коллоидных дисперсных системах.

Фактически нет ни одной области деятельности человечества, которая в той или иной степени не имела бы дела с коллоидными системами. Это производство пластмасс, синтетических волокон, клеев, резины, лакокрасочных и строительных материалов, продуктов питания, лекарств и т. п.

Наконец, любая физико-химическая система приобретает свойства коллоидных систем, если хотя бы одно из трех измерений вещества дисперсной фазы находится в области 10–2 – 10–7 см. Это расширяет круг систем, в том числе и биологических, обладающих коллоидными свойствами. К ним относятся: бислойные липидные мембраны, мышечные и нервные волокна, вирусы, протоплазма, кровь, мозговое вещество, стекловидное тело глаза и т. д.

ЛЕКЦИЯ № 1

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ



Те рмо д ина мика по ве рхно с тных явл е ний Поверхностные явления протекают на границах раздела фаз и обусловлены особыми свойствами поверхностных слоев.

Состояние молекул или атомов, находящихся в поверхностном слое, иное, чем у молекул или атомов, находящихся в объеме фазы.

Из-за нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия со стороны воздуха энергия у молекул поверхностного слоя выше, чем у молекул в объеме фазы.

Фаза I - водяной пар в воздухе Граница раздела фаз F=0 Фаза II - вода F0 Суммарный избыток энергии молекул поверхности —свободная поверхностная энергия Гиббса Gs.

Общая энергия системы G — сумма поверхностной энергии

Гиббса Gs и энергии Гиббса объемной фазы Gv:

G = Gs + Gv Пусть имеется гомогенная фаза с площадью поверхности А, тогда:

Gs = A h – TAs, где h и s — энтальпия и энтропия единицы поверхности, а Ah и As — энтальпия (Hs) и энтропия (Ss) поверхности.

Общая энергия Гиббса системы:

G = Hv – TSv + Hs – TSs, где Hs и Ss — избыточные значения термодинамических величин, обусловленные наличием поверхностных слоев.

Поверхностная энтальпия Hs = G s + TSs. Если энтропийный фактор незначителен, то Hs = Gs.

По ве рхно с тно е на тяже ние Поверхностное натяжение () — это работа, которую требуется затратить для образования единицы поверхности (размерность Дж/м2).

Поверхностное натяжение () — это мера избытка энергии поверхностной энергии, приходящегося на единицу площади поверхности, который возникает за счет нескомпенсированности сил межмолекулярных взаимодействий у молекул поверхностного слоя.

Зависимость поверхностного натяжения от различных факторов От природы жидкости От температуры При повышении температуры силы межмолекулярных взаимодействий ослабевают и поверхностное натяжение уменьшается.

При критической температуре исчезает поверхность раздела фаз жидкость—пар, поверхностное натяжение становится равным 0.

От давления При повышении давления увеличивается взаимодействие поверхностных слоев жидкостей с молекулами газовой фазы и уменьшается избыток энергии молекул на поверхности (сила F становится меньше) –– поверхностное натяжение уменьшается.

Зависимость поверхностного натяжения водных растворов различных веществ от их природы и концентрации (поверхностно-активные вещества) — вещества, ПАВ понижающие поверхностное натяжение водных растворов.

ПАВ Н2О Неионогенные ПАВ — спирты, альдегиды, кетоны, сложные эфиры.

Ионогенные ПАВ — органические кислоты, амины и их соли.

СООСН3 <

–  –  –

Изотермы ПАВ, отличающихся разной длиной углеродной цепи (поверхностно-инактивные вещества) — вещества, ПИВ повышающие поверхностное натяжение водных растворов. Сильные неорганические электролиты — соли, кислоты, щелочи.

ПИВ Н2О ПНВ (поверхностно-неактивные вещества) — вещества, не изменяющие поверхностное натяжение водных растворов.

Многоатомные спирты, углеводы.

ПИВ Н2О ПИВ ПНВ

–  –  –

Ме то д ы изме ре ния по ве рхно с тно г о на тяже ния Сталагмометрический метод Метод основан на зависимости между числом капель, получаемых из определенного объема жидкости, и поверхностным натяжением.

–  –  –

ЛЕКЦИЯ № 2 АДСОРБЦИЯ Адсорбция –– Десорбция –– Адсорбент — Адсорбат или адсорбтив –– Абсорбция –– Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса.

Г =–

–  –  –

Изотерма адсорбции Ленгмюра Константы уравнения Ленгмюра находят по изотерме, построенной в логарифмических координатах.

Полимолекул ярна я адсорбция. Теории Поляни и БЭТ Часто процесс адсорбции заканчивается образованием на поверхности адсорбента не одного слоя молекул адсорбата, а полимолекулярного адсорбционного слоя

–  –  –

на поверхности твердых адсорбентов существуют адсорбционные силы, действующие на расстояниях, превышающих размеры молекул адсорбата, в результате чего образуется полимолекулярный слой;

плотность слоя убывает по мере удаления от поверхности адсорбента.

Основные положения теории Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ) на поверхности адсорбента имеется определенное число равноценных в энергетическом отношении активных центров;

каждая молекула предыдущего слоя представляет собой активный центр для адсорбции молекул следующего адсорбционного слоя;

взаимодействие соседних адсорбированных молекул в первом и последнем слоях отсутствует;

предполагается, что все молекулы во втором и более дальних слоях ведут себя подобно молекулам жидкости.

Адсорбированная фаза — цепи молекул, первая из которых связана с поверхностью адсорбента. Цепи энергетически не взаимодействуют между собой Строение адсорбционного слоя по теории БЭТ Адсорбция на границе твердое тело — раствор Процесс осложнен присутствием растворителя.

В данном виде адсорбции действуют следующие факторы:

• молекулы растворителя могут конкурировать с молекулами адсорбата за адсорбционные центры;

• молекулы адсобрата взаимодействуют с растворителем;

• возможно электростатическое взаимодействие между поверхностью адсорбента и ионами адсорбата, если последний является электролитом.

Правило выравнивания полярностей Ребиндера:

Влияние природы растворителя (правило Шилова):

Виды адсорбции на границе твердое тело—раствор Молекулярная адсорбция Ионная адсорбция —

– эквивалентная ––

– обменная адсорбция —

– избирательная адсорбция — Правило избирательной адсорбции (Фаянса—Панета)

–  –  –

Ионообменная адсорбция Адсорбенты, способные к обмену ионами, называются ионитами.

Иониты — Иониты имеют сетчатую структуру. С сеткой ковалентно связаны группы атомов R±, несущие положительный или отрицательный заряд (фиксированные ионы). Этот заряд компенсируется противоионами (М+ или А–). Фиксированные ионы вместе с противоионами (R–M+ или R+А–) называют ионогенными группировками.

По типу ионогенных групп иониты делят на катиониты R– M+ (кислотные иониты, обменивающие катионы) и аниониты R+А– (основные иониты, обменивающие анионы).

–  –  –

Применение в фармации: умягчение жесткой, опреснение засоленной воды, для извлечения из анализируемых смесей различных компонентов.

Смач ивание — Смачивание это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с твердым или другим жидким телом при наличии одновременного контакта этих двух несмешивающихся фаз с третьей фазой — газом (чаще всего воздухом).

В системе имеются три поверхности раздела фаз: твердое тело—газ, жидкость—газ, жидкость—твердое тело с соответствующими поверхностными натяжениями: тг, тж, гж. Линия пересечения всех трех поверхностей раздела –– линия смачивания; замкнутая линия смачивания образует периметр смачивания. Угол между поверхностями жидкость—газ и твердое тело—жидкость –– краевой угол смачивания.



Похожие работы:

«Антонов Алексей Юрьевич Размерные эффекты в каталитических свойствах платины и серебра в отношении реакций гомомолекулярного изотопного обмена водорода 02.00.04 – Физическая химия АВТОРЕ...»

«ИНДИКАТОР-БАЛАНСИРОВЩИК РОТОРОВ ВРАЩАЮЩИХСЯ МАШИН ИБР-02 Руководство по эксплуатации ИБР-02.00.000 РЭ Назначение 1.1 Индикатор предназначен для контроля вибрации вращающихся машин, динамической балансировки (одно- и двухплоcкостной) их рото...»

«The formation of primary chemical concepts based on practical food chemistry Sаgyndykov Z.1, Sаtyvaldiev D.2, Murzakulova B.3 Формирование первичных химических понятий на основе практической пищевой химии Сагындыков Ж....»

«НЕФТЬ. Нефть и газ NEFT’ —. Нефть и газ Содержание Content Геология, поиски и разведка месторождений нефти и газа Geology, prospecting and exploration of oil and gas fields Абдрашитова Р. Н., Акжанов Р. С., Лукьяненко Е. А. Abdrashitova R. N., Akzhanov...»

«Программа дисциплины "Биогеохимические барьеры в шельфовой зоне моря" Автор: доцент А.В. Полякова Цели: – получение магистрантом фундаментальных знаний о биогеохимических барьерах как зонах наиболее высокой биохимической активности с большим разнообразием свойств,...»

«Геология и геофизика, 2017, т. 58, № 1, с. 157—175 УДК 551.24: 550.837: 550.372 (571.53-13) МАГНИТОТЕЛЛУРИЧЕСКИЕ ЗОНДИРОВАНИЯ В ЗАПАДНО-ЗАБАЙКАЛЬСКОМ СЕКТОРЕ ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОГО СКЛАДЧАТОГО ПОЯСА Е.В. Поспеева1, В.В. Потапов1,2, Л.В. Витте1 Институт нефтегазовой геологии и...»

«Гога Сергей Тарасович УДК 544.351.3 + 544.623 + 544.7 Ассоциация и сольватация в растворах тетраалкиламмониевых и N-алкилпиридиниевых солей с гидрофобными анионами 02.00.04 – физическая химия Диссертация на соискание ученой степени кандидата химических наук Научный руководитель Мчедлов-Петросян Николай Отарович доктор химических наук, профессор Харьков...»








 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.