Микрогетерогенный катализ

Микрогетерогенный катализ – катализ на макромолекулах или коллоидных частицах (10^-5 – 10^-7 см), которые имеют огромную удельную поверхность с большим числом активных центров, чем обеспечивается исключительно высокая активность таких катализаторов. Например, коллоидные растворы Pt и Pd проявляют очень высокую активность при пониженных температурах (способствуют энергичному разложению перекиси водорода при концентрации катализатора 10^-8 г/л).

Лекция № 3

Свойства растворов и гетерогенных систем

1.Общая характеристика. Концентрация растворов

Растворы имеют огромное значение в медицине:

1. Химические превращения, протекающие в животных, растительных организмах, осуществляются в растворах

2. Внутренняя среда организма: кровь, лимфа, слюна, различные тканевые жидкости – растворы

3. Природная, минеральная, питьевая воды – растворы

4. Многие лекарственные формы, также – растворы (настойка йода, нашатырный спирт, растворы глюкозы, соляной кислоты и др).

Растворами называются фазы переменного состава.

Растворы – это однородные смеси молекул, атомов или ионов веществ, между которыми имеется физическое, а нередко и химическое взаимодействие.

На химическое взаимодействие указывает гидратная теория Д.И. Менделеева. Доказательством химического взаимодействия в растворах являются тепловые эффекты при растворении и образование гидратированных соединений.

Простые составные части, смешением которых образуются растворы любого возможного состава называют компонентами раствора.

Деление компонентов на растворитель и растворенное вещество является достаточно условным. Растворителем обычно называют компонент, находящийся в избытке по сравнению с другими компонентами, либо это жидкий компонент, если остальные компоненты – газы или твердые вещества. Растворитель обычно называют первым компонентом, а растворенное вещество – вторым, третьим и т.д.

Важнейшей характеристикой раствора является его состав. Состав раствора можно выразить через массовые, oбъeмные, молярные и другие количества компонентов.

Способы выражения концентрации растворов. Важной характеристикой растворов является концентрация.

Концентрацией раствора называется количество растворенного вещества, содержащееся в определенном количестве раствора или растворителя.

Массовая доля компонента (_i) - это отношение массы данного компонента к массе раствора, которая в процентах определяется соотношением:

,

где - масса растворенного вещества, а - суммарная масса всех компонентов раствора.

Мольность(С_i) определяется числом моль вещества в единице объема раствора. В системе СИ она выражается в моль/м³.

Молярная концентрация или молярность(С_М) равна числу моль растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Раствор, содержащий в 1 л 1 моль растворенного вещества, называется одномолярным или молярным; 0,1 моль—децимолярным (0,1 М раствор); 0,01 моль — сантимолярным и т. д.

Эквивалентная концентрация или нормальность (С_Н) равна числу моль-эквивалентов растворенного вещества, содержащихся в 1 л раствора. Раствор называется однонормальным, или нормальным, если в 1 л его содержится 1 моль-экв растворенного вещества (1 н раствор); полунормальным, если он содержит 0,5 моль-экв в 1 л (0,5 н раствор) и т. д.

Моляльная концентрация или моляльность (С_m) равна числу моль растворенного вещества в 1000 г растворителя. Если раствор состоит только из растворенного вещества и растворителя, моляльность растворенного вещества обозначают С_m,2. Ее можно рассчитать по формуле

,

где m₁ и m₂ – массы растворителя и растворенного вещества соответственно, М₂- молярная масса растворенного вещества. Так как количество вещества в молях , то

,

где n₂ – количество моль растворенного вещества в m₁граммах растворителя.

Мольной долей (х_i) компонента называется число молей компонента, приходящихся на один моль раствора. Мольная доля i-го компонента равна отношению числа молей i-го компонента ( ) к сумме чисел молей всех компонентов в растворе ( ) и определяется соотношением:

,

где

Если раствор состоит только из растворенного вещества и растворителя, мольную долю растворенного вещества обозначают х₂, а растворителя – х₁. При любом количестве компонентов раствора сумма мольных долей всех компонентов равна 1:

,

_{тогда для бинарного раствора}

Растворы представляют собой дисперсные системы, в которых частицы одного вещества равномерно распределены в другом. Свойства дисперсных систем, в первую очередь их устойчивость, зависят от размеров распределенных частиц. В зависимости от степени дисперсности различают взвеси, коллоиды и истинные растворы.

Частицы взвесей имеют обычно размер 10^-3 —10^-5 см. Их характерной особенностью является неустойчивость во времени: взвешенные частицы (диспергированная фаза) либо оседают, либо всплывают на поверхность в зависимости от соотношения плотностей. Если распределенное вещество находится в виде отдельных молекул, система является устойчивой и не разделяется при длительном стоянии. Такие растворы называют истинными или молекулярными. Промежуточными между истинными растворами и взвесями являются коллоидные растворы. Размеры частиц коллоидных растворов лежат в интервале 10^-5 – 10^-7 см, а истинных — менее 10^-7 см.