Раздел 4. Химическая кинетика. Катализ
Скорость химической реакции. Зависимость скорости реакции от различных факторов. Константа скорости. Активные молекулы. Энергия активации.
Фотохимические реакции. Закон эквивалентности Эйнштейна. Квантовый выход. Цепные реакции. Катализ и его виды. Ингибиторы. Автокатализ. Ферментативный катализ. Применение катализа в пищевой промышленности.
Литература.
[1] гл. 4 § 1-14.
Раздел 5. Адсорбция.
Значение адсорбционных процессов для пищевых технологий. Адсорбция, ее виды. Адсорбционное равновесие. Влияние различных факторов на адсорбцию. Изотерма адсорбции. Адсорбция на границе твердое тело – газ. Уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха. Уравнение Ленгмюра. Основные положения теории мономолекулярной адсорбции. Адсорбция паров на пористом адсорбенте. Капиллярная конденсация. Адсорбция на границе твердое тело – раствор, ее разновидности. Особенности избирательной адсорбции. Правило Фаянса-Пескова. Ионообменная адсорбция, ее сущность, значение. Адсорбция на границе жидкость – газ, жидкость – жидкость. Поверхностно-активные вещества. Дифильность молекул. Строение адсорбционного слоя. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса. Правило Траубе. Смачивание. Гидрофилизация и гидрофобизация. Адсорбционное понижение твердости (эффект Ребиндера).
Литература.
[1] гл. 6 § 1-11.
Раздел 6. Дисперсные системы. Коллоидные системы.
Классификация дисперсных систем. Дисперсность. Удельная поверхность. Коллоидные системы, их особенности. Получение коллоидных систем. Стабилизация. Очистка коллоидных систем.
Оптические свойства коллоидных систем. Опалесценция. Уравнение Релея. Ультрамикроскопия.
Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем. Броуновское движение, его природа. Средний сдвиг. Уравнение Эйнштейна-Смолуховского. Особенности диффузии и осмотического давления в коллоидных системах. Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем. Электрокинетические явления в золях. Строение двойного электрического слоя. Электрокинетический потенциал. Строение мицеллы гидрозоля.
Рекомендации.
Коллоидные системы состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды. В гидрозолях дисперсионной средой является вода, а дисперсионной фазой – мицеллы. Система устойчива в присутствии ионного стабилизатора.
В реакциях ионного обмена ионным стабилизатором является вещество, которое взято в избытке, а в реакциях гидролиза – вещество, полученное при взаимодействии продуктов реакции. Основной частью мицеллы является ядро (1). Роль ядра играет вещество при обычных условиях практически нерастворимое. На ядре адсорбируются потенциалопределяющие ионы (2) и часть противоионов (3). Ядро вместе с адсорбционным слоем потенциалопределяющих ионов и противоионами адсорбционного слоя образуют гранулу. Ее заряд зависит от заряда потенциал определяющих ионов. Оставшаяся часть противоионов (4) находится в диффузном слое. При выборе потенциалопределяющих ионов руководствуются правилом Пескова.
Например:
1
.
Записать строение мицеллы, полученной
при действии на хлорид бария избытком
сульфата натрия. Укажите составные
части мицеллы.
изб.
и
онный
стабилизатор – Na2SO4.
1 2 3 4
5
2
.
Записать строение мицеллы, полученной
при полном гидролизе железа (III).
и
онный
стабилизатор – FeOCl.
1 2 3 4
5
1 – ядро
2 – потенциалопределяющие ионы
3 – противоионы адсорбционного слоя
4 – противоионы диффузного слоя
5 – гранула
3. Какова формула и схема строения мицеллы, полученной при действии по каплям раствора кальций нитрата на раствор натрий фосфата?
Уравнение реакции:
3
Са(NO3)2
+ 2Na3PO4
Ca3(PO4)2
+ 6NaNO3
Избыток является ионным стабилизатором:
n Na3PO4 3nNa+ + nPO43-
Ядро – практически нерастворимое вещество: Ca3(PO4)2
Формула мицеллы: {[Ca3(PO4)2]m · nPO43-(3n – x)Na+}ˉxNa+
Схема строения:
4. Какова формула мицеллы золя Ag, стабилизированной AgNO3?
Ядро – Ag
Стабилизатор – AgNO3
n AgNO3 nAg+ + nNO3ˉ
Формула мицеллы:
[(Ag)m · nAg+(n - x)NO3ˉ]+ xNO3ˉ
Коагуляция золей электролитами. Нейтрализационная и концентрационная коагуляция. Правило Шульца-Гарди Изоэлектрическое состояние. Порог коагуляции.
Коагуляция золей электролита подчиняется правилу Шульце- Гарди, содержание которого можно выразить так:
- коагулирующее действие оказывают лишь те ионы добавляемого электролита, которые имеют знак заряда, противоположный заряду гранулы;
- действие ионов-коагулянтов во много раз усиливается с повышением их заряда.
Например, если коагулирующее действие катиона натрия принять за единицу, то в соотношении катионов Na+, Ca2+, Al3+ можно сделать следующее сопоставление:
Коагулирующие ионы: Na+ Ca2+ Al3+
Заряд катионов: 1+ 2+ 3+
Коагулирующее действие: 1 78 543
Пример 1. Какой из электролитов: CuCl2, Na2SO4, KCl является лучшим коагулятором для мицеллы золя с положительным зарядом гранулы?
Коагуляцию золя с положительным зарядом гранулы согласно правила Шульце-Гарди будут вызывать отрицательные ионы (анионы):
C uCl2 Cu2+ + 2Clˉ
N a2SO4 2Na+ + SO42-
K Cl K+ + Clˉ
Так как заряд аниона SO42- больше заряда ионов Clˉ, то лучшим коагулятором является электролит Na2SO4.
Пример 2. Какой из электролитов Fe2(SO4)3 или K3PO4 быстрее вызовет коагуляцию золя с отрицательным зарядом гранулы?
F e2(SO4)3 2Fe3+ + 3SO42-
K 3PO4 3K+ + PO43-
Согласно правила Шульце-Гарди, быстрее вызовет коагуляцию железо (III) сульфат Fe2(SO4)3 .
Литература.
[1] гл. 7 § 1-8, гл. 8 § 1-5.
Структурообразование в дисперсных системах.
Свободнодисперсные системы. Вязкость свободнодисперсных систем. Коагуляционные структуры. Гелеобразование и пептизация. Синерезис. Тиксотропия. Вязкость связнодисперсных систем. Уравнение Шведова-Бингама. Предел текучести. Реологические кривые по Ребиндеру.
Литература.
[1] гл. 9 § 1-3.
Коллоидные поверхностно-активные вещества.
Равновесие в дисперсиях коллоидных поверхностно-активных веществ. Критическая концентрация мицеллообразования. Строение мицелл. Солюбилизация. Моющее действие мыл.
Литература.
[1] гл. 11 § 1-3.