Контрольные вопросы:

301. Дайте определение мономера, олигомера и полимера; элементарного звена; молекулярной массы полимера. Приведите примеры. Охарактеризуйте понятие молекулярно-массового распределения полимеров.

302. Специфика свойств полимеров, их отличия от низкомолекулярных веществ.

303. Классификация полимеров по изменению свойств при нагревании. Характеристика процессов, протекающих в полимерах различного типа при нагревании. Примеры.

304. Способы получения полимеров. Степень полимеризации. Способы регулирования степени полимеризации.

305. Сополимеры. Классификация сополимеров. Примеры.

306. Процесс полимеризации. Механизм, способы инициирования, примеры реакции. Важнейшие полимеры, получаемые реакцией полимеризации.

307. Процесс поликонденсации. Раскройте механизм поликонденсации на примере получения фенол - формальдегидных смол.

308. Отличия процессов полимеризации и поликонденсации.

309. Классификация полимеров по строению макромолекулы.

310. Особенности химических реакций полимеров. Классификация химических процессов в полимерах, примеры.

311. Реакции сшивания полимеров (отверждение, вулканизация). Механизм и регулирование процесса, изменение физико – химических свойств в ходе реакции сшивания.

312. Три физических состояния аморфных полимеров. Температурные интервалы перехода из одного состояния в другое; изменение физико – химических свойств при этом.

313. Диффузия в полимерах. Растворимость полимеров. Процесс набухания. Структура растворов полимеров.

314. Механические свойства полимеров. Деформационные свойства полимеров. Упругая и неупругая деформации. Релаксационные процессы.

315. Деструкция полимеров. Основные виды деструкции. Стабилизация полимеров.

316. Полиэтилен. Способы получения, уравнение процесса. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

317. Акрилаты. Классификация. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах. Полиметилметакрилат: получение, уравнение процесса.

318. Поливинилхлорид и поливинилацетат. Получение. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

319. Полиуретаны. Получение. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

320. Полистирол. Получение. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

2.8. Дисперсные системы.

Для ответов на контрольные вопросы рекомендуем воспользоваться литературой 4, 9, 12, 16

Дисперсная система (ДС) – это система, в которой хотя бы одно вещество находится в раздробленном состоянии. Степень измельчения вещества характеризуется степенью дисперсности - величина обратная размеру частиц.

По степени дисперсности все ДС располагаются в непрерывный ряд:

Название		r, см > 10-3 10-4  10-5 10-5  10-7 <10-7
Гетерогенные cистемы Гомогенные системы	1.Грубодисперсные 2.Микрогетерогенные 3.Высокодисперсные (коллоиды, золи) 4. Молекулярнодисперсные (истинные растворы)

В гетерогенных ДС между дисперсной фазой (раздробленные частицы) и дисперсионной средой (сплошная среда) имеется поверхность раздела. Чем больше дисперсность, тем больше площадь этой поверхности.

Пример 1. Вычислить дисперсность, удельную и общую площадь поверхности частиц золя, полученного при дроблении 0,5 г вещества на частицы шарообразной формы диаметром . Плотность вещества 19320 кг/м³.

Решение: Степень дисперсности - величина обратная размеру частиц.

Удельная поверхность S_уд равна отношению площади поверхности раздробленных частиц S к объему дисперсной фазы V или ее массы m.

Для сферических частиц с радиусом r:

Находим объем вещества:

Находим общую площадь поверхности:

И удельную площадь, отнесенную к массе:

ДС классифицируют по агрегатному состоянию дисперсной фазы и среды: суспензии, лиозоли (Т-Ж), эмульсии (Ж-Ж), пены (Г-Ж), гели (Ж-Т), сплавы, солеозоли (Т-Т), твердые пены (Г-Т), и две разновидности аэрозолей (Т-Г и Ж-Г), где Т, Ж, Г - твердое, жидкое и газообразное тела.

Существуют лиофильные системы, в которых частицы имеют тесную связь с растворителем, и лиофобные, в которых частицы практически не растворяются в растворителе. Лиофильные системы являются термодинамически устойчивыми и образуются самопроизвольно. Лиофобные золи получают путем дробления частиц, исходя из грубодисперсных систем – диспергирование, или же путем агрегации из более мелких частиц - конденсация. В обоих случаях получаемая лиофобная ДС должна быть стабилизирована. Это достигается адсорбцией на поверхности частиц дисперсной фазы ПАВ (коллоидная защита) или ионов электролита-стабилизатора. Стабилизатор создает механический или электростатический барьер на поверхности частиц, препятствующий их слипанию.

Пример 2. Золь иодида серебра получен при добавлении к 30 мл 0,006 М раствора 40 мл 0,004 М раствора . Определить заряд частиц полученного золя и написать формулу его мицеллы. Какой электролит является стабилизатором для данного золя?

Решение: Золь получен методом конденсации по реакции обмена:

Нерастворимые молекулы хлорида серебра образуют ядро коллоидной частицы . Для того чтобы вместо осадка образовался коллоидный раствор, необходимо условие: один из реагентов должен быть в избытке. Рассчитаем число молей нитрата серебра и иодида калия:

т.к. > следовательно, взят в избытке и является стабилизатором.

Согласно правилу избирательной адсорбции Пескова – Фаянса, на поверхности ядра будут адсорбироваться ионы и частицы золя приобретают отрицательный заряд. Противоионами являются катионы . В целом мицелла нейтральна. Мицелла имеет строение:

,

где -ядро; - гранула; - потенциалопределяющие (зарядообразующие) ионы, каким будет заряд этих ионов, таким будет и заряд гранулы; - адсорбционный слой – неподвижный; - диффузный слой, подвижный.

Заряд коллоидных частиц можно установить экспериментально. Под действием постоянного электрического поля наблюдается перемещение гранул к противоположно заряженному электроду, диффузный слой передвигается в обратном направлении, увлекая за собой среду. Это явление называется электрофорез. Таким образом, приведенная в примере 2 гранула имеет отрицательный заряд и при электрофорезе движется к аноду, а среда – к катоду.

В случае неподвижных частиц, передвигается только диффузный слой, это явление называется электроосмос.

Если заряд коллоидной частицы уменьшить до некоторого минимума, то устойчивость коллоидного раствора нарушится, произойдет слипание и соединение частиц в более крупные агрегаты – коагуляция (коалесценция) и их осаждение - седиментация. Коагуляция золя происходит при добавлении электролита, добавлении противоположно заряженного золя, изменении температуры и др.

Коагуляция электролитами происходит по определенным правилам:

1. Коагуляция начинается при определенной концентрации электролита. Минимальная концентрация электролита, вызывающая в системе коагуляцию, называется порогом коагуляции .Иногда вместо порога коагуляции используют величину γ, называемую коагулирующей способностью: .

2. Коагуляцию вызывают ионы - коагулянты, противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам и заряду гранулы.

3. Порог коагуляции обратно пропорционален шестой степени заряда коагулирующего иона. По правилу Шульце-Гарди пороги коагуляции одно-, двух-, трех-, четырехзарядных ионов соотносятся как:

Соответственно коагулирующая способность подчиняется следующему соотношению:

Пример 3. Пороги коагуляции некоторого золя электролитами равны соответственно 50,0; 0,8; 49,0 ммоль/л. Как относятся между собой величины коагулирующих способностей этих веществ? Укажите коагулирующие ионы. Каков знак заряда коллоидной частицы?

Решение: Рассчитаем коагулирующую способность веществ:

Таким образом, обладает наибольшей коагулирующей способностью.

Так как анионы во всех данных электролитах однозарядны, то можно предположить, что ионами-коагулянтами являются катионы, а следовательно, заряд коллоидной частицы – отрицательный.

Коагулирующие способности ионов-коагулянтов относятся между собой как: что соответствует правилу Шульце-Гарди.

При смешивании двух коллоидных растворов, состоящих из частиц противоположного заряда, заряды гранул нейтрализуются и происходит взаимная коагуляция.

Процесс, обратный коагуляции, называется пептизацией.