
- •1 Хімічна термодинаміка 4
- •2 Дисперсні системи 32
- •3 Поверхневі явища 64
- •1 Хімічна термодинаміка
- •1.1 Основи фізичної хімії. Хімічна термодинаміка
- •1.1.1 Основні поняття і терміни хімічної термодинаміки
- •1.1.2 Перший закон термодинаміки
- •1.1.3 Теплові ефекти фізико – хімічних процесів
- •1.1.3.1 Розрахунки теплових ефектів
- •1.1.4 Висновки з закону Гесса
- •1.1.5 Залежність теплового ефекту процесу від температури
- •1.2 Напрямок перебігу фізико – хімічних процесів
- •1.2.1 Другий закон термодинаміки
- •1.2.2 Ентропія
- •1.2.3 Третій постулат термодинаміки
- •1.2.4 Зміна ентропії у фізико-хімічних процесах
- •1.2.5 Вільна енергія і напрямок хімічних реакцій
- •Приклади рішення задач
- •Розв’язок
- •Відповідь: 159,9 Дж/моль·к.
- •2 Дисперсні системи
- •2.1 Класифікація дисперсних систем
- •2.1.1 Основні терміни колоїдної хімії
- •2.1.2 Класифікація дисперсних систем
- •2.1.2.1 За характером дисперсності
- •2.1.2.2 За ступенем дисперсності
- •2.1.2.3 За агрегатним станом дисперсної фази і дисперсійного середовища
- •2.1.2.4 За характером взаємодії між частинками дисперсної фази і дисперсійним середовищем
- •2.1.2.5 За характером взаємодії між самими частинками дисперсної фази
- •2.1.2.6 За формою частинок дисперсної фази (за топографічною ознакою)
- •2.1.3 Одержання і очистка дисперсних систем
- •2.1.3.1 Основні методи одержання дисперсних систем
- •2.1.3.2 Очистка колоїдних систем
- •2.2 Молекулярно-кінетичні властивості дисперсних систем
- •2.2.1 Броунівський рух
- •2.2.2 Дифузія
- •2.2.3 Осмотичний тиск
- •2.2.4 Седиментація
- •2.2.4.1 Седиментаційно-дифузійна рівновага
- •2.2.4.2 Седиментаційний аналіз
- •2.2.5 Оптичні властивості дисперсних систем
- •2.2.5.1 Розсіяння світла
- •2.2.5.2 Оптичні методи дослідження дисперсних систем
- •Контрольні питання
- •Приклади розв’язку задач
- •3.1.2 Поверхневий натяг
- •3.1.3 Класифікація поверхневих явищ
- •3.1.4 Поверхневий натяг на межі двох рідин. Взаємне розтікання рідин
- •3.1.5 Адгезія і когезія. Явища розтікання та змочування
- •3.1.5.1 Поняття про когезію та адгезію
- •3.1.5.2 Змочування поверхні твердого тіла рідиною
- •3.1.5.3 Адгезія між твердим тілом і рідиною
- •3.1.5.4 Капілярні явища
- •Контрольні питання
- •3.2 Поверхневі явища на межі тверде тіло – газ, тверде тіло – рідина, рідина – газ, рідина – рідина, тверде тіло – рідина, тверде тіло – тверде тіло
- •3.2.1 Кількісна характеристика адсорбції. Величини адсорбції
- •3.2.2 Рівняння стану адсорбції
- •3.2.3 Теплота адсорбції
- •3.2.4 Залежність адсорбції від температури та природи газу
- •3.2.5 Фізична адсорбція газів і парів на гладкій твердій поверхні. Закон Генрі
- •3.2.6 Теорія адсорбції і рівняння Ленгмюра
- •3.2.7 Ізотерма адсорбції Фрейндліха
- •3.2.8 Рівняння бет (Брунауера,Еммета,Теллера)
- •Аналогічно
- •3.2.9 Швидкість адсорбції
- •3.2.10 Хімічна адсорбція газів на твердій гладкій і пористій поверхні
- •3.2.11 Капілярна конденсація
- •Отже, при сталій температурі
- •Контрольні питання
- •3.3 Електричні явища на межі тверде тіло – рідина. Будова міцели
- •3.3.1 Електрокінетичні явища
- •3.3.2 Утворення і будова подвійного електричного шару на межі тверде тіло – рідина
- •3.3.2.1 Механізм утворення пеш
- •3.3.2.2 Термодинамічне співвідношення між поверхневим натягом і електричним потенціалом
- •3.3.2.3 Теорія будови пеш Гельмгольца-Перрена
- •3.3.2.4 Теорія будови пеш Гуї-Чепмена
- •3.3.2.5 Теорія будови пеш Штерна
- •3.3.3 Вирази для дзета-потенціалу
- •3.3.4 Вплив різних факторів на дзета-потенціал
- •3.3.4.1 Вплив індиферентних електролітів
- •3.3.4.2 Вплив неіндиферентних електролітів
- •3.3.4.3 Вплив pH-середовища
- •3.3.4.4 Вплив концентрації колоїдної системи
- •3.3.4.5 Вплив температури
- •3.3.4.6 Вплив природи дисперсійного середовища
- •3.3.5 Міцелярна теорія колоїдних розчинів
- •3.3.6 Йонна адсорбція з розчинів на твердому адсорбенті
- •3.3.6.1 Йонообмінна адсорбція
- •3.4 Стійкість дисперсних систем
- •3.4.1 Види стійкості дисперсних систем
- •3.4.2 Процеси, обумовлені агрегативною нестійкістю
- •3.4.3 Фактори стійкості дисперсних систем
- •3.4.4 Коагуляція гідрофобних золів
- •3.4.4.1 Коагуляція під дією електролітів. Правило Шульце−Гарді
- •3.4.4.2 Гетерокоагуляція. Взаємна коагуляція золів
- •3.4.5 Теорії стійкості і коагуляції
- •3.4.5.1 Адсорбційна теорія коагуляції г.Фрейндліха
- •3.4.5.2 Електростатична теорія коагуляції г.Мюллера
- •3.4.5.3 Теорія стійкості систем длфо
- •3.4.5.4. Вплив концентрації електроліту на потенціальні криві взає-модії частинок
- •3.4.6 Швидкість коагуляції
- •3.4.7 Колоїдний захист
- •Контрольні питання
- •Розв’язок
- •Розв’язок
- •3.5 Характеристика мікрогетерогенних дисперних систем План
- •Металокерамічні матеріали
- •3.5.1 Дисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем (аерозолі)
- •3.5.2 Дисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем
- •3.5.2.1 Суспензії
- •3.5.2.2 Емульсії
- •3.5.2.3 Латекси
- •3.5.3 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем (тверді золі, солідозолі)
- •3.5.3.1 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем і газоподібною дисперсною фазою (тверді піни)
- •3.5.3.2 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем і рідинною дисперсною фазою (тверді емульсії)
- •3.5.3.3 Дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем і твердою дисперсною фазою
- •3.5.4 Композиційні матеріали (композити)
- •3.5.4.1 Металокерамічні матеріали
2.1.3.2 Очистка колоїдних систем
Дуже часто при одержанні будь-яким методом колоїдних розчинів вони мають домішки електролітів і інших низькомолекулярних сполук. Також такі домішки можуть попадати з інших причин. Їх наявність значно зменшує стійкість золів і перешкоджає дослідженню фізико-хімічних властивостей цих систем. Домішки можна видалити, використовуючи різницю у розмірах частинок дисперсної фази і дисперсійного середовища, яке, в основному, утворене звичайними молекулами чи йонами. Такими методами і служать діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація, електроультрафільтрація.
Діаліз (дифузійний аналіз) вперше запропонований Т.Гремом (1861) і ґрунтується на властивості напівпроникної мембрани пропускати йони чи молекули звичайних розмірів, але затримувати колоїдні частинки. Мембрани повинні мати високі селективні проникні властивості і бути міцними і стійкими до дії середовища. Їх виготовляють з полімерних матеріалів, металічної фольги, йонообмінних матеріалів. Найширше застосування у мембран на основі полімерів полістиролу, полівінілхлориду, ацетата целюлози, поліамідів тощо.
П
ри
діалізі систему, яка підлягає очищенню,
відокремлюють напівпроникною перегородкою
(мембраною) від дисперсійного середовища.
Молекули та йони домішок дифундують
крізь мембранну у розчинник, а частинки
дисперсної фази залишаються в системі,
яка очищається. Низькомолекулярні
домішки, концентрація яких у золі вища,
переходять крізь мембрану у
розчинник-діалізат. Очищення відбувається
доти , поки концентрація домішок у золі
і діалізаті не вирівняється. Якщо
безперервно змінювати розчинник у
діалізаторі, то можна майже повністю
відокремити домішки електролітів і
інших низькомолекулярних сполук. Проте
недоліком діалізу є тривалість процесу
очищення. Для прискорення процесу
очистки від електролітів застосовують
е л е к т р о д і а л і з а т о р (рис. 2.2).
Електродіаліз часто проводять із двома йонообмінними мембранами (катіонітовою біля катода і аніонітовою біля анода). У цьому випадку із середнього відділення будуть відходити як катіони , так і аніони. Накладання електричного поля зумовлює напрямлене переміщення йонів до електродів з протилежним знаком, які розташовані за напівпроникною мембраною, що набагато прискорює процес очищення .
Фільтрація і ультрафільтрація – процес розділення суспензії за допомогою пористої перегородки (мембрани), через яку під тиском проходить рідинна фаза (фільтрат), а часточки суспензіі затримуються (осад). Перепад тиску може створюватися гідростатичним тиском шару суспензії (до 50 кПа), вакуумом (50-90кПа), чи тиском стисненого повітря (до 300кПа).
Ультрафільтрація від звичайного фільтрування відрізняється розміром пор мембрани: пори мембрани для ультрафільтрації не можуть перевищувати розмірів частинок золя. Перепади тисків при ультрафільтрації досягають 103кПа і вищі .Ультрафільтрація може бути поєднана з електродіалізом −
Електроультрафільтрація. Завдяки цьому поєднанню значно прискорюється виділення солей із колоїдних розчинів.
Контрольні питання
За якими ознаками класифікують дисперсні системи?
Які системи називають монодисперсними? Де вони використовуються?
Вкажіть головні ознаки і приклади систем із різним ступенем дисперсності.
Охарактеризуйте дисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем. Де їх застосовують?
Охарактеризуйте дисперсні системи з рідинним дисперсійним середовищем. Де їх застосовують?
Чи можуть бути дисперсні системи з твердим дисперсійним середовищем? Відповідь обґрунтуйте.
Як за характером взаємодії між частинками дисперсної фази і дисперсійним середовищем диференціюють дисперсні системи?
Які властивості вільнодисперних систем ? Дайте характеристику і наведіть приклади.
Що таке зв’язанодисперсні системи? Дайте характеристику і наведіть приклади.
Що спільного і відмінного між золями і гелями? Наведіть приклади і опишіть властивості.
Яке явище називають пептизацією? Опишіть суть явища і його види.
Яким дисперсним системам властиве явище синерезису і тіксотропії? Наведіть відповідні приклади.
Як поділяють дисперсні системи за топографічною ознакою?
Якими методами можливе одержання колоїдних розчинів?
Яка роль розчинів поверхнево-активних речовин при одержанні дисперсних систем диспергаційними способами?
Опишіть фізичні конденсаційні методи одержання колоїдних розчинів.
Які хімічні методи одержання колоїдних розчинів ви знаєте?
18.Які методи очистки дисперсних систем найчастіше використовуються?
19.Яка роль електричного поля при очищенні дисперсних систем?