Задания для выполнения контрольной работы

225. Особенность поведения веществ на границе раздела фаз.

226. Что такое адсорбция? Виды адсорбции. Факторы, влияющие на процессы адсорбции.

227. Уравнение Гиббса, его анализ.

228. Изотерма адсорбции, типы изотерм адсорбции.

229. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), особенности строения молекул. Примеры применения ПАВ.

230. Изотерма адсорбции Фрейндлиха. Области применения адсорбции.

231. Понятие об ионообменной адсорбции.

232. Значение сорбционных процессов в биологических системах.

233. Сущность методов хроматографии, их классификация.

234. Молекулярно-адсорбционная хроматография.

235. Сущность распределительной хроматографии.

236. Ионообменная хроматография.

237. Сущность осадительной хроматографии.

238. Методика разделения смеси ионов.

239. Жесткость воды, её устранение ионообменной хроматографией.

240. Практическое значение хроматографии.

Тема 5. Коллоидная химия

Классификация дисперсных систем. Дисперсионная среда и дисперсная фаза. Оптические, кинетические, электрические свойства коллоидных систем. Теория мицеллообразования. Способы получения дисперсных систем (диспергирование, коагуляция).

Виды устойчивости коллоидных систем. Разрушение коллоидных систем. Коагуляция. Правило Шульце-Гарди. Порог коагуляции. Коллоидная защита, ее роль в биологических системах.

Специфические особенности растворов ВМС, их классификация. Сходство ВМС с истинными растворами и коллоидными системами. Растворение ВМС, набухание. Вязкость растворов ВМС. Изоэлектрическая точка белка. Устойчивость растворов ВМС. Высаливание. Коацервация.

Предметом изучения коллоидной химии являются высокодисперсные микрогетерогенные системы, состоящие из дисперсной фазы, равномерно распределенной в твердой, жидкой или газообразной дисперсионной среде. Дисперсная фаза обладает высокой дисперсностью, и чем мельче частицы, тем выше степень дисперсности. Степень дисперсности – это величина, обратная размеру (диаметру) дисперсной частицы. Она определяется по формуле:

D =1/a,

где D – степень дисперсности, м^-1;

a – диаметр частицы.

Классификацию дисперсных систем проводят на основании различных признаков: размера частиц, агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды, характеристик взаимодействия частиц.

По степени дисперсности системы подразделяют на три типа:

1. Молекулярные или ионные растворы: а < 10 ^-9 м.

Частицы этих систем представляют собой молекулы или ионы, а сами системы являются истинными растворами, обладающими и кинетической, и термодинамической устойчивостью.

2. Коллоидные системы: а =10 ^-7 - 10 ^-9 м.

Это системы с хорошо развитой поверхностью раздела между фазами. Их частицы не оседают под действием силы тяжести, проходят через бумажные фильтры, но задерживаются растительными и животными мембранами. Благодаря малому размеру частиц и их непрерывному движению, эти системы кинетически устойчивы. Важной особенностью коллоидных систем является их высокая агрегативная устойчивость, которая проявляется в способности системы сохранять постоянной во времени степень дисперсности. Этот тип устойчивости связан с наличием на поверхности частиц двойного ионного и адсорбционно-сольватного слоев. Первый из них обусловливает электростатическое отталкивание одноименно заряженных частиц, а второй препятствует соприкосновению частиц и их слипанию.

Однако, являясь высокодисперсными гетерогенными системами с высокоразвитой поверхностью раздела фаз, они обладают избытком поверхностной энергии, что объясняет их термодинамическую неустойчивость. Коллоидные системы прозрачны, рассеивают свет (опалесцируют).

3. Грубодисперсные системы: а >10 ^-7 м.

Эти системы кинетически неустойчивы, под действием силы тяжести расслаиваются на две фазы. К таким системам относят: а) суспензии − взвеси глины, крахмала, муки, дрожжей в воде, холодное молоко; б) эмульсии − масло в воде, вода в нефти; в) пены – пивная, мыльная, противопожарная; г) дымы; д) пыли – сахарная, мучная, цементная и др.

Таким образом, коллоидные системы, называемые иначе золями, занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубыми дисперсиями.

По кинетическим свойствам дисперсной фазы дисперсные системы подразделяют на два класса:

1) свободнодисперсные – системы, в которых частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут свободно перемещаться (лиозоли, суспензии, эмульсии);

2) связанодисперсные – системы, в которых одна из фаз закреплена и не может перемещаться свободно (гели, студни, пены).

По характеру взаимодействия частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды коллоидные системы делят на две группы: лиофильные и лиофобные. Лиофобными называют коллоидные системы, у которых дисперсная фаза слабо взаимодействует с дисперсионной средой. К ним относятся золи сульфидов мышьяка, сурьмы, кадмия, золи благородных металлов. Лиофильными называют коллоидные системы, в которых дисперсная фаза активно взаимодействует с дисперсионной средой. Лиофильные коллоиды образуются при самопроизвольном растворении веществ в соответствующих растворителях. К ним относятся водные растворы белков, целлюлозы, крахмала, растворы каучуков в жидких углеводородах.

По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды можно выделить следующие типы дисперсных систем (табл.).

Таблица