Типы гетерогенных дисперсионных систем

(классификация по агрегатным состояниям)

Агрегатное состояние дисперсионной среды	Агрегатное состояние дисперсной фазы
	газообразное	жидкое	твердое
Газообразное	-	Г-Ж (туман)	Г-Т (дымы, пыли)
Жидкое	Ж-Г (пены)	Ж1-Ж2 (эмульсии)	Ж-Т (суспензии)
Твердое	Т-Г (твердые пены)	Т-Ж	Т1-Т2

Билет№63 Методы получения дисперсных систем

Билет№64Устойчивость коллоидных систем

Таким образом, дисперсные системы – гетерогенные системы. В системах Ж-Г, Ж-Т, Г-Т и др. каждая фаза ограничена внешней поверхностью. Состояние вещества у поверхности раздела соприкасающихся фаз отличается от его состояния внутри этих фаз. Это различие вызывает особые поверхностные явления на границе раздела фаз.

Чем больше поверхность раздела между фазами (или поверхность единицы объема системы), тем больше ее избыточная свободная энергия, сконцентрированная на поверхности раздела фаз. Следовательно, все дисперсные и особенно коллоидные системы обладают большим запасом, или избытком, свободной энергии, сконцентрированном на поверхности дисперсной фазы, чем обычные массивные тела. Условием устойчивого равновесия системы является минимум свободной энергии. Системы с большим запасом свободной энергии неравновесны, термодинамически неустойчивы, в них будут самопроизвольно протекать процессы, сопровождающиеся уменьшением запаса свободной энергии, которая всегда стремится к минимальному значению.

Билет№65Строение мицеллы, привести пример

Билет№66Поверхностные явления и адсорбция

Одним из таких самопроизвольных процессов, протекающих на границе раздела двух фаз и приводящих к снижению поверхностного натяжения, является адсорбция.

Изменение концентрации газообразного или растворенного вещества на границе раздела фаз – на поверхности твердого тела или жидкости – называется адсорбцией.

Повышение концентрации на границе раздела фаз – есть положительная адсорбция. Растворенные вещества, понижающие поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно-активными (ПАВ), а повышающие – поверхностно-инактивными.

Одно и то же поверхностно-активное вещество может гидрофобную жидкость делать гидрофильной, а гидрофильную превращает в гидрофобную (рисунок).

.

а б

а – вода – масло; б – масло-вода

Рисунок - Ориентация молекул поверхностно-активных веществ на границе

Вещество, поглощающее своей поверхностью молекулы или ионы других веществ, называется адсорбентом. Адсорбируемое вещество называется адсорбтивом:

адсорбция

а дсорбент + адсорбтив адсорбат

десорбция

В некоторых случаях поглощение, начавшееся на поверхности, распространяется вглубь поглотителя. Такой процесс называется абсорбцией.

Общий термин для всех явлений, связанных с поглощением – сорбция. Следовательно, адсорбция и абсорбция представляют собой частные случаи сорбции. Абсорбция – явление объемное, а адсорбция – чисто поверхностное. Сорбция может ограничиваться либо только взаимодействием за счет физических (ван-дер-ваальсовых) сил, либо одновременно сопровождается образованием нового вещества за счет проявления валентных (химических) сил (хемосорбция).

Билет№67.Химическая идентификация. Химический качественный анализ ионов

Химическая идентификация – это установление вида и состояния фаз, молекул, атомов, ионов и других составных частей вещества на основе сопоставления экспериментальных и соответствующих справочных данных для известных веществ. Идентификация – цель качественного анализа вещества, при котором определяют из каких атомов, ионов, молекул состоит вещество.

Билет№68.Аналитический сигнал. Химический анализ

При химических методах открываемый элемент переводят в какое-либо новое соединение, обладающее характерным свойством (аналитический сигнал). Происходящее при этом химическое превращение называется аналитической реакцией.

Любой катион можно идентифицировать с помощью какой-либо реакции если удалить другие катионы, мешающие этой реакции. Существуют некоторые реакции, которые позволяют обнаружить то или иное вещество (ион) в присутствии других веществ, такие реакции называют специфическими. Так катион NH₄⁺ можно обнаружить в присутствии любых других действием щелочи на анализируемое вещество по характерному запаху аммиака.

NH₄Cl + NaOH → NH₃↑ + H₂O + NaCl

Анион CO₃^2- - при воздействии кислотой, при этом протекает реакция с образованием пузырьков диоксида углерода.

CO₃^2- + 2H⁺ → H₂CO₃ H₂O + CO₂↑

Билет№69.Методы физико-химического анализа. Фиксирование аналитического сигнала

Применяя специфические реакции, открывают соответствующие ионы дробным методом, т.е. непосредственно в отдельных порциях исследуемого раствора. Если открытие ионов дробным методом невозможно, используют систематический анализ, при котором ионы выделяют из сложной смеси группами. Для этого используют групповые реагенты. Групповым реагентом для ионов Ag⁺, Pb²⁺, Hg²⁺ является HCl, для ионов Ba²⁺, Sr²⁺, Ca²⁺ - (NH₄)₂CO₃ и т.д. Если присутствует несколько катионов, используют дробный анализ, в ходе которого осаждают все труднорастворимые соединения, а затем обнаруживают оставшиеся катионы с помощью специфических реакций.

Химические методы количественного анализа делят на гравиметрический и объемный (титриметрический). Так определить содержание Ca²⁺ в анализируемом веществе можно воздействием на него щавелевой кислоты.

Ca²⁺ + H₂C₂O₄ → CaC₂O₄ + 2H⁺

По массе образующегося осадка определяют содержание Ca²⁺ в анализируемом веществе (гравиметрический метод).

Сущность титриметрического метода заключается в измерении объема рабочего раствора с точно известной концентрацией того или иного реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым компонентом. Методы объемного химического анализа подразделяются по типу реакции, лежащей в основе анализа: метод кислотно-основного титрования (нейтрализации), методы осаждения и комплексообразования, метод окисления – восстановления.

Метод нейтрализации основан на реакции H⁺ + OH^- → H₂O. При комплексонометрическом титровании происходит связывание исследуемого иона в комплекс. В основе окислительно-восстановительного титрования лежит реакция Ox + ne Red^n-. При осадительном титровании используются реакции связанные с осаждением определяемого иона.

Физико-химические методы анализа основаны на изучении физических свойств веществ, меняющихся в ходе химической реакции. При потенциометрическом методе измеряется потенциал электрода в исследуемом растворе, при кондуктометрическом – электрическая проводимость и т. д. Физические методы анализа основаны на использовании зависимости между физическим свойством и составом вещества. К ним относят спектральные, люминисцентный метод и т. д. Биологические методы основаны на изучении зависимости отклика микроорганизмов на то или иное вещество.

Билет№70. Классы органических соединений. Полимеры.

Высокомолекулярными соединениями (ВМС), или полимерами, называют сложные вещества с большими молекулярными массами (порядка сотен, тысяч и миллионов), молекулы которых построены из множества повторяющихся эле­ментарных звеньев, образующихся в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных простых молекул – мономеров.

Классификация полимеров:

I) По методам получения выделяют природные – ВМС растительного и природного происхождения (крахмал, целлюлоза, белки, природные каучуки) и химические: 1) искусственные ВМС – получают путем переработки природных ВМС (эфиры целлюлозы и т.д.); 2) синтетические ВМС – получают путем синтеза из низкомолекулярных веществ (полиэтилен, полистирол, синтетические каучуки, лавсан, капрон, нитрон).

Получение полимеров из низкомолекулярных веществ может быть осуществлено двумя путями:

а) реакция полимеризации — процесс, в результате которого молекулы низкомолекулярного соединения (мономера) соединяются друг с другом при помощи ковалентных связей, образуя новое вещество (полимер), молекулярная масса которого в целое число раз больше, чем у мономера; полимеризация характерна, главным образом, для соединений с кратными (двойными или тройными) связями, например для этилена:

Полимеризацией также получают полипропилен, бутадиеновый каучук, полистирол, тефлон, полиметилметакрилат.

б) реакция поликонденсации — процесс образования полимера из низкомолекулярных соединений, содержащих две или несколько функциональных групп, сопровождающийся выделением за счет этих групп таких веществ как вода, аммиак, галогеноводород и т. п.; состав элементарного звена полимера в этом случае отличается от состава исходного мономера. Поликонденсацией получают фенолоформальдегидные смолы (ФФС) из формальдегида и фенола. Процесс сопровождается выделением воды:

Частным случаем полимеризации является сополимеризация – процесс образования полимеров из двух или нескольких различных мономеров. Например, получение бутадиен-стирольного каучука:

II) По свойствам и применению выделяют следующие полимеры:

1) пластмассы (термореактивные и термопластичные)

Термопластичные	Термореактивные
1. Линейные полимеры 2. Отсутствуют прочные связи между цепями 3. Легко плавятся, используются для переплавки Примеры: полиэтилен, плексиглас (полиметилметакрилат)	1. Сетчатые полимеры 2. Существуют прочные связи между отдельными цепями; 3. С трудом плавятся, не подвергаются переплавке Примеры: ФФС, эбонит

2) эластомеры (каучуки, резина)

Каучуки – природные или синтетические продукты полимеризации некоторых диеновых углеводородов с сопряженными связями

1. Натуральный каучук	Сок дерева гевея («као чоу» - слезы дерева)
2. Синтетические каучуки	Бутадиеновый
	Изопреновый
	Хлоропреновый
	Бутадиен-стирольный

Резины – эластичные материалы, получаемые вулканизацией каучука (взаимодействием каучуков с серой, при котором происходит сшивание молекул каучука в единую пространственную сетку):

В зависимости от количества серы (по масс.) выделяют мягкие резины

(5-10% S) и твердые резины (>30% S).