1. Даны следующие суспензии: томатная паста, зубная паста, кофейный напиток и шоколадный напиток. Какие из перечисленных суспензий будут относиться к свободнодисперсным, а какие к связнодисперсным системам? Чем они отличаются между собой?

Томатная паста и зубная паста - связнодисперсные системы.

Кофейный напиток, шоколадный напиток - свободнодисперсные системы.

Связнодисперсные системы: в этих системах частицы дисперсной фазы могут взаимодействовать за счет межмолекулярных сил, образуя в объеме системы пространственную сетку, называемую каркасом(структурированная система), расстояние между частицами меньше их размеров. Они не могут свободно перемещаться в среде и совершать колебательные движения. По своим свойствам они близки к твердым телам, но их нельзя смешивать с дисперсными системами, в которых частицы не могут перемещаться из-за высокой вязкости среды. Концентрация частиц дисперсной фазы, при которой в системе начинается процесс структурообразования получил название концентрация перколяции.

Связнодисперсные системы классифицируют по размеру пор. Они делятся на микропористые(до 2нм), мезопористые(2-50нм) и макропористые(более 50нм). По размеру пор эти системы могут быть однородные или разнородные, по жесткости структуры - жесткие и набухающие.

Свободнодисперсные системы:это бесструктурные системы, между частицами дисперсной фазы отсутствует взаимодействие, т.к. они значительно отдалены друг от друга. Для них характерно то, что расстояние между частицами гораздо больше их радиуса. Частицы дисперсной фазы свободно перемещаются в дисперсионной среде в результате Броуновского движения или под действием силы тяжести. По своим молекулярно-кинетическим свойствам эти системы подобны истинным растворам. Они обладают текучестью. К ним относят все разбавленные дисперсные системы(золи, суспензии, пены, аэрозоли)

Свободнодисперсные системы классифицируют по размеру частиц дисперсной фазы.

Класс системы	Размер частиц		Дисперсность,	Пример системы
	мкм	м
Молекулярные	0,001	менее	-	Истинные растворы
Высокодисперсные (ультрамикрогетерогенные)	0,001-0,1		-	истинно-коллоидные растворы, золи
Микрогетерогенные (среднедисперсные)	0,1-10,0		-	Эмульсии, суспензии, пены, аэрозоли, порошки
Грубодисперсные	более 10	более	менее	Почва, грунт, порошки

2. Особенности адсорбции на поверхности твердого адсорбента. Уравнение Фрейндлиха, его анализ и определение констант уравнения.

Адсорбция - самопроизвольное изменение концентрации компонента в поверхностном слое по сравнению с объемной фазой адсорбента. [моль/м^2, моль/кг]. Твердое тело, на поверхности которого происходит адсорбция - адсорбент, адсорбирующееся вещество - адсорбат, поглощаемое вещество, находящееся в объеме фазы - адсорбтив.

Адсорбция может быть:

На границе двух несмешивающихся жидкостей.

На границе раствор-газ.

На границе твердое тело-газ.

На границе твёрдое тело-раствор.

Ионообменная адсорбция из растворов сильных электролитов.

Молекулярная адсорбция из растворов неэлектролитов или слабых электролитов.

Межфазное взаимодействие твердой поверхности и чистой жидкой называется автоадсорбцией. Она приводит к изменению плотностей жидкости в граничных слоях, могут изменяться также вязкость, энтальпия, энтропия, температура замерзания и тд. Чем полярнее жидкость, тем сильнее изменяется ее структура в граничных слоях по сравнению с объемной фазой.

Явления адсорбции из растворов классифицируют по типу адсорбата(молекулярная или ионообменная).

При рассмотрении процесса адсорбции из растворов следует учитывать:

Силовое поле твердой фазы

Межмолекулярные взаимодействия в жидкой фазе

Наличие конкуренции за места в поверхностном слое между молекулами растворителя и растворенного вещества

Адсорбция органических веществ одного и того же гомологического ряда подчиняется правилу Траубе(с увеличением длины углеводородного радикала адсорбционная способность возрастает.

На пористых адсорбентах наблюдается обращение правила Траубе(крупные молекулы не могут попасть в узкие поры)

Процесс адсорбции ПАВ из растворов происходит в соответствии с правилом уравнивания полярностей Ребиндера( процесс адсорбции идет в сторону выравнивания полярностей контактирующих фаз, и тем сильнее, чем больше первоначальная разность полярностей.

Мономолекулярная адсорбция - адсорбция толщиной адсорбционного слоя в одну молекулу. На поверхности адсорбента только один адсорбционный слой. (см. вопрос 26 теорию Ленгмюра, на ней основывается уравнение Фрейндлиха).

Одно из основных положений теории Ленгмюра -эквипотенциальность поверхности твердого тела, но реальные твердые тела не обладают таким свойством. Поэтому пришлось ввести понятие об активных центрах поверхности(неоднородности и неэквипотенциальности) поверхности. Для приближения к реальным условиям нужно учитывать распределение адсорбционных центров поверхности адсорбента по энергиям. Модели экспоненциального распределения неоднородностей поверхности для средних заполнений соответствует уравнение Фрейндлиха: , 1/n -константа, характеризующая степень приближения изотермы адсорбции к прямой. Или

Величина 1/n позволяет судить о пределе насыщения поверхности - чем быстрее достигается предел насыщения,т.е. чем выше адсорбционная способность адсорбата, тем меньше значение 1/n. Эта постоянная характеризует взаимодействие адсорбата с адсорбентом. Она сравнительно мало меняется для различных адсорбатов и адсорбентов, обычно колеблется в пределах 0,2-1.0 при адсорбции газов и 0.1-0.5 при адсорбции из растворов.

Константа k, характеризующая адсорбционную способность вещества: с увеличение адсорбционной способности вещества она возрастает. По физическому смыслу константа k представляет собой значение адсорбции при равновесной концентрации адсорбата 1М, т.е. характеризует ёмкость адсорбента. Значение k зависит от природы вещества и возрастает с увеличение длины углеводородного радикала ПАВ, т.к. при этом возрастает адсорбционная способность вещества. Уравнение Фрейндлиха описывает физическую адсорбцию, которая уменьшается с ростом температуры, поэтому при повышении температуры k уменьшается, а 1/n - увеличивается.

При малых концентрациях количество адсорбированного вещества прямо пропорционально равновесной концентрации в растворе(участок 1). Он может быть описан с помощью изотермы Фрейндлиха только в том случае, если постоянная 1/n=1. Горизонтальный участок изотермы(участок 3), отвечающий высоким концентрациям, может быть получен при 1/n=0, но 1/n - это постоянная величина. Таким образом уравнение Фрейндлиха применимо только в области средних концентраций или давлений(участок 2).

Это уравнение дает хорошие результаты при исследовании адсорбции разбавленных растворов недиссоциированных или слабо диссоциированных веществ в различных растворителях(вода, спирты, эфиры, бензол) на различных адсорбентах.

Константы 1/n и k находят путем логарифмирования уравнений Фрейндлиха: с последующим построением графика зависимости lgA=f(lgc).