5.Очистка коллоидных сис­тем: диализ, ультра­фильт­рация.

Для очистки коллоидных рас­творов от примесей исполь­зуют такие методы, как фильт­рация, диализ, электродиализ, ультра­фильтра­ция.Фильтрация (основана на способности коллоидных час­тиц проходить через поры обычных фильтров.При этом более крупные частицы задер­живаются.Элементарный про­цесс фильтрования может происходить только при усло­вии, что имеет место разность давлений жидкости над пере­городкой и под ней. Диализ - удаление с помощью мембран низкомолекулярных соедине­ний из коллоид­ных растворов и растворов ВМС. При этом используют свойство мембран пропускать молекулы и ионы малого размера и задержи­вать коллоидные частицы и макро­молекулы. Жидкость, подвер­гаемую диализу, отделяют от чистого растворителя соответ­ству­ющей мембраной. Малые молекулы и ионы диффунди­руют через мембрану в рас­творитель и при его доста­точно частой замене поч­ти на­цело удаляются из диализуе­мой жидкости. Проницаемость мембраны для низкомолеку­лярных веществ обусловлива­ется тем, что малые молекулы и ионы или свободно прохо­дятчерез капилляры, пронизы­вающие мембраны, или рас­творяются в веществе мем­браны. Электродиализпозво­ляет в несколько десятков раз увеличить скорость диализа низкомолекулярных электро­литов. С этой це­лью в диали­заторе создают постоянное электрическое поле с па­де­нием потенциала 20—250 В/см и выше. Ультрафильтрация применяется для очистки сис­тем, содер­жащих частицы коллоидных размеров (золи, растворы ВМС, взве­си бакте­рий и вирусов). Суть метода - в продавливании разделяе­мой смеси через фильтры с порами, пропускающими только мо­лекулы и ионы низкомолеку­лярных веществ.

6. Межмолекулярное взаи­модействие. Молекулярные силы (силы Ван-дер-Ва­альса).Межмолекулярное взаимодей­ствие может иметь разный ха­рактер:

1)Химические связи. Об­разу­ются путем перекрывания электронных орбиталей и по­тому сугубо специфичны.

2)Водородные связи воз­ни­кают между молекулами, со­держащими функциональ­ную группу OH (кислоты, ще­лочи, вода, спирты).

3) Силы Ван-дер-Ваальса. Молекулярные связи, которые действуют между любыми мо­лекулами. К этим силам отно­сят:

а) ориентационные – возни­кают между полярными моле­кулами в результате взаимо­действия дипольных момен­тов. Из-за диполь-дипольного взаимодействия молекулы приобретают определенную ориентацию относительно друг друга.

б) индукционные – у полярных и неполярных молекул. Ди­поль-неполярные молекулы возникают в электрическом поле ил под действием поля полярной молекулы.

в) дисперсионные силы дейст­вуют между всеми молеку­лами и возникают из-за непре­рыв­ного движения электронов в атомах, приводящего к обра­зованию мгновенных диполей. Электрическое поле мгновен­ного диполя 1-ого атома инду­цирует дипольный момент другого атома, что приводит к возникновению сил притяже­ния.

7. Поверхностное натяжение. Зависимость поверхностного натяжение от различных факторов. Методы измере­ния поверхностного натяже­ния.

Пов.нат. – работа обратимого изотермич. обр-я ед пов-ти.

Факторы: 1) температура: с ув-емT пов.нат. уменьшается: усилива­ется тепловое дв-е мол-л, кот.ведет к ослаблению меж­мол. вз-я => ум-ся внутр.давл => ум-ся пов.нат.

2) природа фазы: чем больше межмол. вз-е внутри фазы, тем больше пов.нат на границе раздела фаз. 3) природа грани­чащих фаз: чем больше меж­мол. вз-е между контакти­рующими фазам, тем меньше пов.нат на границе раздела этих фаз. Если жид. Раств-ся друг в друге, то пов.нат на границу ж1/ж2 приблизит-но равны разности пов.нат вза­имно насыщ.жид-й на границе с возд. 4) влияние добавок: 1.ПНАВ; 2.ПИВ (р-ры элек­тролитов, кот. в воде дисс-ют с обр-ем ионов, ионы гидроти­руются, т.к. Епол/н2о>Eн2о/н2о, поэтому ионы интенсивно втяг-ся вглубь р-ра и әσ/әТ>0. 3.ПАВ(мол-лы с несиммет­рич.дефильным строением из непол. УВ-рад и пол группы)

Методы определения:

1) статч: осн. на изуч. утстойч. равновес. сост, к кот.самопроизв.приз.сист. 1.метод капиллярного подня­тия (рис+формула) 2. м.висячей или лежачей капли: осн.на изуч-и формы капель в поле силы тяж. Ведется учет отклон-я их формы от сферич. (рис) 3. м.уравновеш-я пла­стинки: толщ.d закр.на коро­мысле весов погруж.в ис­след.жид.,кот.хорошо.смач.её пов-ть. σ=F/2d.

2 )полустатич: осн.на изуч.усл,при кот сист.теряет равновесие. 1. метод наиб.давл.в пузырьке газа σ =1/2ΔPmax*r0(рис)

2. метод отрыва кольца σ=F/4πr*K (рис)

3. сталагмометрич: осн.на оп­ред.веса капель,отрыв.под дейст.силы тяж. в момент от­рыва капли её вес уравно­веш.силами пов.нат, умнож.на её капилляры. Р=2πr0σ/K (рис)

3) днамческие: метод колеб­лющихся струй: изуч.св-ва по­верх.жид.через малые пром-ки врем после их образ-я. С пом-ю эллиптич.отв-я образ.струю в фотрме эллиптич.цил. под д-ем сил пов.нат.,кот стрем.придать ф-му цил и инерц-х сил устан поперечное колебструи.

8. Внутренняя поверхност­ная энергия. Поверхностная энергия – это избыток энергии в тонком слое вещества у по­верхности соприкосновения фаз по сравнению с энергией вещества внутри фазы. Полная поверхностная энергия скла­дыва-

ется из работы образования поверхности, т.е. работы, не­обхо-димой для преодаления сил межмолекулярного взаимо­дейст-вия при переме­щении молекул из объема фазы в поверхност­ный слой, и теплового эф­фекта, связанного с этим про­цессом. В соответ­ствии с тер­модинамическими зависимостями удельная пол­ная п.э. равна:

dU=- T (∂σ/∂T)+σ/ при V=const

уравнение Гиб­бса-Гельм­гольца.

σ уменьшается линейно с рос­том Т. И в линейной области ∂σ/∂T = const, ∂²σ/∂T²=0, диф­ференциаль­ное уравнение по Т дает: ∂U/∂T=∂σ/∂T-∂σ/∂T-Т(∂²σ/∂T²), ∂U/∂T=0.

Таким образом, величина U является температурным инва­риантом. Благодаря этому свойству удельная поверхно­стная энергия – одна из важ­нейших характеристик меж­молекулярных сил в чистых жидкостях.

9. Физическая адсорбция и хемосорбция. Количествен­ные характеристики адсорб­ции.Адсорбция – процесс са­мопроизвольного изменения концентрации компонентов системы между поверхност­ным слоем и объемной фазой. В зависимости от характера сил, действующих между час­тицами адсорбата и адсор­бента, различают физическую и химическую (хемосорбцию). Физическая адсорбция проис­ходит под влиянием сил Ван-дер-Ваальса и по своей при­роде аналогична процессам конденсации паров адсорбата. Хемосорбция обусловлена пе­рекрыванием электронных ор­биталей частиц адсорбата и адсорбента, т.е. вызывается их химическим взаимодействием. Теплота хемосорбции соизме­рима с теплотами химических реакций. Хемосорбция необра­тима, физическая обратима. Физическая малоспецифична, химическая специфична (ад­сорбция происходит, только если возможна хим. реакция). Физ. адсорбция сопровожда­ется образованием полислоев, химическая монослойна.

Количественные характери­стики:

1. а - Абсолютная ад­сорбция.

Число моль или грамм ад­сор­бата, приходящиеся на еди­ницу поверхности или массы адсорбента.

2. г – Избыточная (Гиб­бсова) адсорбция.

Избыток адсорбата в по­верх­ностном слое по срав­нению с его количеством в таком же объеме фазы, приходящейся на единицу по­верхности, или массы адсор­бента.

10.Адсорбция паров и газов на однородной поверхности. Изотерма адсорбции Лен­гмюра.Основные положения теории Ленгмюра, которая описывает данный вид ад­сорбции:

1.Адсорбция мономолекулярна

2.Адсорбция локализована

3.Энергетическая однород­ность пов-ти(все центры ад­сорбции обладают равной энергией и адсорбированные молекулы не взаимодействуют друг с другом)

Ур-е Ленгмюра Г=Г∞bc/1+bc, изотерму рисуем сами.

11ПАВ и ПИВ.Поверхн ак­тивность.Прав Дюкло-Траубе.Ур-ие Гиббса.ПИВ-это растворы электроли­тов,котор в воде диссоц с об­разованием ионов, ионы в свою очередь гидротир, по­этому ионы интенсивно втягив вглубь р-ра,что получ >0.ПАВ-орган молек с не­симметр дефильным строе­нием сост из неполярного уг­левод радикала и полярной группы.Правило Д-Т:С увелич длины углеводородного ради­калана одну группу СН2 по­верх активность растет в гомо­логич ряду в 3-3,5 раза.

=3-3,5.Г бесконеч­ность одинак потому, что оп­ред величина одной группы.

Ур-ие Гиббса .