1. Вопросы, которые необходимо изучить и уметь дать на них ответ:

1.1. Что представляют собой: а) гетерогенная химическая система; б) фаза.

1.2. Почему на границе раздела фаз возникает избыточная поверхностная энергия, каково ее математическое выражение, и что представляют собой величины, входящие в это выражение.

1.3. Что представляет собой поверхностное натяжение, почему и в каких случаях оно возникает.

1.4. Что такое гетерогенные дисперсные системы, из каких частей они состоят.

1.5. Как подразделяются и как называются гетерогенные дисперсные системы в зависимости от агрегатного состояния фаз и размера частиц дисперсной фазы.

1.6. Каковы особенности коллоидных дисперсных систем и строение образующих их частиц (мицелл).

1.7. Что представляют собой сорбция и ее разновидности (адсорбция, абсорбция, хемосорбция), почему процессы сорбции проходят самопроизвольно, и какие факторы влияют на процесс адсорбции.

1.8. Что представляют собой поверхностно-активные вещества по своему строению и механизму действия в гетерогенных системах, каковы их значение и направления использования.

1.9. Что представляют собой и какое имеют значение хроматографические методы разделения и анализа веществ.

1.10. Что представляют собой смачивание и адгезия, в каких случаях и почему они происходят; от каких факторов зависит степень смачивания и чем она характеризуется.

1.11. Почему гетерогенные дисперсные системы неустойчивы, и каковы пути их стабилизации.

1.12. Что представляют собой процессы агрегации, седиментации, коагуляции частиц в гетерогенных дисперсных системах, и какие существуют пути их предотвращения.

Уметь привести примеры гетерогенных систем, встречающихся в окружающей среде и производственных процессах, в том числе в будущей специальности.

2. Письменное задание для контроля усвоения темы:

2.1. Укажите, какая дополнительная энергия и почему возникает на границах раздела фаз, ее математическое выражение и сущность составляющих ее величин.

2.2. Охарактеризуйте сущность процессов смачивания и адсорбции, когда они возможны и почему проходят самопроизвольно.

2.3. Что представляют собой по химическому строению и по механизму действия поверхностно-активные вещества (ПАВ). В чем состоит различие действия ПАВ и поверхностно-неактивных веществ при их адсорбции.

2.4. Для гетерогенной системы, приведенной в таблице 3.28 по Вашему варианту, дайте ответы на следующие вопросы:

2.4.1. К какому типу относится эта гетерогенная система – со сплошной границей раздела фаз или к дисперсной и почему.

2.4.2. Укажите агрегатное состояние фаз в этой системе.

2.4.3. Для дисперсной системы: приведите состав и название ее частей, тип этой системы. Укажите, устойчива она или нет и почему.

2.4.4. Укажите, какие поверхностные явления имеют место в данной системе и отразите их схемой с указанием всех фаз и поверхностных явлений: полное смачивание, несмачивание, частичное смачивание, адсорбция, одновременно адсорбция и смачивание. Свой ответ обоснуйте.

2.4.5. Какую роль в данной системе выполняют ПАВ (если имеются) и почему. Отразите их действие схематично.

2.4.6. В случае, если дана система, в которой имеет место несмачивание, предложите, что надо сделать, чтобы обеспечить смачивание, и отразите это схемой.

2.4.7. В случае, если дана неустойчивая дисперсная система, укажите, как повысить ее устойчивость и отразите это схемой.

При ответе на вопросы учтите:

1. Данные в табл.3.28 вещества по полярности подразделяются:

– на неполярные и малополярные: воздух, угольная пыль, полиэтилен, керосин, бензин, мазут, смазочные масла, дизельное топливо, углекислый газ, сера, растительное масло, жиры, парафин, бензол, частицы грязи;

– на вещества средней полярности: глина, сероводород, асфальт, алюмосиликаты, кварцевый песок (SiO₂), тальк, цементированные и бетонированные поверхности, мел;

– на высокополярные: вода, оконное стекло, мыло (ПАВ), жирные и другие органические кислоты (ПАВ), масляная краска, древесина, фенолы (ПАВ), мучная пыль.

2. Нефть в основном состоит из смеси углеводородов (неполярных соединений) с примесями производных углеводородов (выполняют роль нефтяных ПАВ), пластовой воды и растворенных газов.

3. Поверхностно-автивные вещества (ПАВ) схематически изображаются:

неполярная часть→ ~~О ←полярная часть

Таблица 3.28

Вари-ант	Состав гетерогенной системы	Вари- ант	Состав гетерогенной системы
1	Вода на оконном стекле в контакте с воздухом	19	Вода на парафинированной бумаге в контакте с воздухом
2	Вода в сырой нефти, содержащей нефтяные ПАВ	20	Растительное масло в смеси с водным раствором уксусной кислоты
3	Угольная пыль в воде, содержащей мыло	21	Нефть, содержащая природные ПАВ, попавшая в сточные воды
4	Вода на полиэтиленовой пленке в контакте с воздухом	22	Кварцевый песок в воде
5	Частицы глины в воде	23	Вода на металлической поверхности в контакте с воздухом
6	Керосин в сточных водах, содержащих органические кислоты	24	Нефтяная смола, содержащая природные ПАВ, на цементированной поверхности в контакте с воздухом
7	Газообразный H2Sв нефти, содержащей нефтяные ПАВ	25	Жир в молоке, имеющем в своем составе природные ПАВ
8	Вода на асфальте в контакте с воздухом	26	Водный раствор ПАВ на парафинированной поверхности в контакте с воздухом
9	Водород в металле	27	Бензол, попавший в сточные воды пищевого предприятия, содержащие ПАВ
10	Масляная краска на деревянной поверхности в контакте с воздухом	28	Частицы грязи в мыльной воде
11	Углекислый газ в жидком тесте, содержащем природные ПАВ	29	Пары воды в воздухе, содержащем пыльцу растений с природными ПАВ
12	Металлическая пыль в воде	30	Порошок мела (CaCO3) в воде
13	Частицы природной серы в нефти, содержащей нефтяные ПАВ	31	Дизельное топливо, попавшее в бытовые сточные воды, содержащие моющие средства (ПАВ)

Продолжение табл. 3.28

Вари-ант	Состав гетерогенной системы	Вари- ант	Состав гетерогенной системы
14	Бензин, попавший в сточные воды, содержащие фенолы	32	Нефть, содержащая природные ПАВ, находится между пластами известковой горной породы
15	Неочищенное растительное масло, содержащее природные ПАВ, на поверхности воды в контакте с воздухом	33	Вода на бетонированной поверхности в контакте с воздухом
16	Угольная пыль в воздухе	34	Углекислый газ во фруктовом соке, содержащем природные ПАВ
17	Частицы алюмосиликатных горных пород в сырой нефти, содержащей нефтяные ПАВ	35	Смазочные масла, содержащие ПАВ, на металлической поверхности в контакте с воздухом
18	Нефть, содержащая природные ПАВ, на поверхности водоема в контакте с воздухом	36	Порошок талька в воде, содержащей синтетические моющие средства (ПАВ)

Комплексное тестовое задание 6 по теме "Гетерогенные дисперсные системы и поверхностные явления в них"

Правильные ответы по п. А приведены в конце пособия в таблице 4.2.

Выполните задание применительно к гетерогенной дисперсной системе, приведенной в таблице 3.29 для Вашего варианта:

А. Из набора ответов (1, 2 или 3) выберите и приведите ответ, правильно отражающий тип гетерогенной дисперсной системы при условии, что имеются условия для ее стабилизации.

Б. Обоснуйте свой ответ; укажите, устойчива ли эта система или нет и почему. Изобразите схему выбранной системы и ее стабилизации либо с помощью адсорбции ПАВ, либо в результате возникновения двойного электрического слоя (если это в заданной системе возможно). Объясните, какова сущность происходящих при этом явлений, как они влияют на поверхностную энергию Гиббса (приведите ее выражение). Объясните, почему такими способами гетерогенные дисперсные системы стабилизируются

Для коллоидного раствора приведите структуру образующейся в нем мицеллы. Укажите, какими способами можно осуществить диспергирование частиц дисперсной фазы с образованием гетерогенной дисперсной системы.

Таблица 3.29 – Тестовое задание 16 (Т-16)

Вари- ант	Гетерогенная дисперсная система	Тип системы (набор ответов)
		1	2	3
1	Капли воды в воздухе	эмульсия	аэрозоль	пена
2	Смазочное масло в воде	суспензия	аэрозоль	эмульсия
3	Песок в воде	эмульсия	пена	суспензия
4	Вещество AgIн.р.в раствореKI	пена	коллоидный раствор	суспензия
5	Избыток СО2в воде	аэрозоль	пена	суспензия
6	Вода в нефти	коллоидный раствор	пена	эмульсия
7	Частицы пыли во влажном воздухе	золь	суспенция	аэрозоль
8	Вещество H2SiO3н.р.в растворе кислоты	коллоидный раствор	пена	эмульсия
9	Избыток воздуха в соке	аэрозоль	суспензия	пена
10	Порошок мела в воде	пена	суспензия	золь
11	Керосин в воде	коллоидный раствор	суспензия	эмульсия
12	Избыток воздуха в воде	пена	аэрозоль	суспензия
13	Продукты, образующиеся из вещества Na2SiO3в раствореHCl	суспензия	коллоидный раствор	эмульсия
14	Порошок угля в воде	пена	золь	суспензия
15	Твердые продукты горения во влажном воздухе	золь	пена	аэрозоль
16	Вещество Ca(OH)2 м.р.и продукты его диссоциации в воде	эмульсия	коллоидный раствор	пена
17	Цементный порошок в воде	пена	эмульсия	суспензия
18	Частицы известняка в сырой нефти	аэрозоль	пена	суспензия
19	Нефть в воде	золь	эмульсия	пена
20	Мучная пыль во влажном воздухе	суспензия	пена	аэрозоль
21	Вещество Al(OH)3 н.р.и продукты его диссоциации в воде	коллоидный раствор	пена	эмульсия
22	Глина в воде	эмульсия	суспензия	пена
23	Сажа во влажном воздухе	суспензия	пена	аэрозоль
24	Дизельное топливо в воде	золь	эмульсия	суспензия
25	Воздух во взбитых сливках	аэрозоль	эмульсия	пена
26	Металлический порошок в воде	пена	суспензия	коллоидный раствор
27	Вода в мазуте	суспензия	золь	эмульсия
28	Цементная пыль во влажном воздухе	пена	аэрозоль	суспензия
29	Избыток СО2 в сырой нефти	аэрозоль	эмульсия	пена
30	Вещество PbS н.р.в раствореH2S	пена	коллоидный раствор	аэрозоль

Продолжение таблицы 3.29 – Тестовое задание 16 (Т-16)

Вари- ант	Гетерогенная дисперсная система	Тип системы (набор ответов)
		1	2	3
31	Масло в молоке	суспензия	эмульсия	коллоидный раствор
32	Частицы алюмосиликатной породы в нефти	эмульсия	суспензия	твердая пена
33	СО2в виноматериале	эмульсия	пена	коллоидный раствор
34	Бензин в сточных водах	коллоидный раствор	эмульсия	пена
35	Растительное масло, попавшее в сточные воды преприятия	эмульсия	коллоидный раствор	суспензия

Задание 10. Электролитическая диссоциация (по разделам стандартов: растворы; растворы электролитов; кислотно-основные свойства веществ; химическое равновесие в растворах)

Рекомендуемая литература: [1], 8.2-8.7, 8.10; [2], § 8.3-8.5; [3], § 1-4; [4], § 1-5, 9; лекции.