32. В чем заключается сущность ионообменной адсорбции? Какое состояние называется ионообменным равновесием? Какая величина его характеризует?

Ионообменная адсорбция – процесс обмена ионов между раствором и ионообменником (сорбентом). При этом сорбент поглощает из раствора ионы одного знака (катионы или анионы) и вместо них выделяет в раствор эквивалентное число ионов того же знака.

33. Что такое расклинивающее давление и каковы причины его возникновения? Назовите составляющие расклинивающего давления и охарактеризуйте их.

Теория ДЛФО. Это избыточное давление, которое возникает в межфазной прослойке жидкости, по сравнению с гидростатическим давление в большом объёме окружающей среды:

Его надо приложить к поверхностям, которые ограничивают эту прослойку жидкости, чтобы ее толщина оставалась постоянной или могла быть обратимо изменена в термодинамически равновесном процессе.

С термодинамической точки зрения расклинивающее давление есть частная производная энергии Гиббса по толщине межфазной жидкой прослойки при постоянстве своих естественных переменных и значении химического потенциала.

Причина: из-за броуновского движения коллоидные частицы лиофобной дисперсной системы могут очень близко подходить друг к другу. Но для дальшейшего сближения им нужно деформировать свои диффузионные слои, чтобы произошло их взаимное перекрываение и взаимодействие.

Но жидкости сжимаются плохо и в ответ на деформацию с их стороны возникают силы расклиниющего давления.

Перекрывание происходит при условии, что h<2δ (δ — толщина поверхностного слоя).

Это давление может быть положительно (>0), тогда давление в межфазной прослойке жидкости понижено, что препятствует вытеканию из неё жидкости и способствует преобладанию сил отталкивания между частицами (система агрегативно устойчива).

Оно может быть отрицательным (<0), тогда повышает давление в прослойке жидкости. Это ускоряет вытекание из неё жидкости и способствует преобладанию сил притяжения между частицами.

Составляющие:

электростатическая составляющая (𝞹э) – возникает при взаимном перекрывании ДЭС мицелл,обусловлена электростатическими силами отталкивания и вносит положительный вклад в расклинивающее давление;

молекулярная составляющая (𝞹м) – обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия Ван-дер-Ваальса, в которые наибольший вклад вносят дисперсионные (лондоновские) взаимодействия. Это отрицательная составляющая;

адсорбционная (𝞹адс) – возникает при перекрывании адсорбционных слоев (адсорбция ПАВ и ВМС), дает положительный вклад;

структурная (𝞹стр) – обусловлена существованием пограничных слоёв с особой структурой вблизи поверхности твердого тела (например, молекулы воды образуют упругие слои, которые препятствуют сближению частиц). Положительный вклад.

Расклинивающее давление это суммарный вклад всех составляющих

𝞹=𝞹э+𝞹м+𝞹адс+𝞹стр

Для лиофобных систем в большинстве случаев имеют наибольшее значение электростатическая и молекулярная составляющая:

𝞹=𝞹э+𝞹м

Таким образом, в теории ДЛФО учитываются силы электростатического отталкивания Uэ(h) и силы молекулярного притяжения Uм(h). Если Uэ(h) больше Uм(h), то происходит отталкивание между сближающимися частицами и система устойчива, а если меньше происходит коагуляция.