Ответы к Колойдной химии экзамен, Мирэа тхт. Все лекции по колде. 1. Предмет коллоидной химии. Почему поверхностные явления и дисперсные системы изучают в рамках одной дисциплины коллоидной химии Значение коллоидной химии для технологии
![]()
|
Ряды редкоземельный Ме: Mg2+ - Влияние валентности ионов: адсорбционная способность сильно зависит от валентности иона. Зависимость прямая. K+ 4+ | 38. Классификация ПАВ по химическому строению. В соответствии с характером диссоциации полярных групп ПАВ делятся на: 1) ионные 1,1) анионные ПАВ –органические соединения, молекулы которых диссоциируют в воде образуя поверхностно активный анион(СОО-, SO3-, OSO3-)- Жирные кислоты и их соли 1,2)катионные ПАВ –органические соединения, молекулы которых диссоциируют в воде образуя катионы(NH3+, -N(CH3)+)- Соли первичных, вторичных, третичных аминов 1,3) амфолитные ПАВ –содержат карбоксильные и аминогруппы(RNH(CH2)nCOOH) 2)Неионные ПАВ –продукты присоединения окиси этилена к веществам с развитым углеводородным радикалом(OH-, (CH2CH2O)H)- Блоксополимеры, оксиэтилированные спирты. КПАВ>АПАВ>НПАВ>АмПАВ. 39. Коллоидные поверхностно-активные вещества. Мицеллообразование, строение мицелл в водной и углеводородной среде. К ![]() Строение мицелл в углеводородной в водной среде среде(числа агрегации (числа агрегации 30-10) 20-100) Мицеллообразование приводит к уменьшению межфазной энергии раствора ПАВ. Мицеллы образуют только ПАВ, обладающие оптимальным соотношением между гидрофобной и гидрофильной частями. 40. Две модели мицеллообразования. 1)Двухфазная(псевдофазная) модель. Мицеллообразование рассматривается как граница раздела фаз. 2)Химическое равновесие- Мицеллообразование рассматривается как обратимая химическая реакция m(ПАВ)<=>(ПАВ)m. время жизни (ПАВ)m=10-7сек. 41. Термодинамика образования прямых и обратных мицелл. Образование прямых мицелл ![]() 0>ΔG=ΔH-TΔS-В водной среде, процесс самопроизвольный. ΔH- не велика и может быть положительной. Н ![]() образуются в неводных средах. Движущая сила- взаимодействие полярных групп между собой. TRlnKKM=A-Bn Число агрегации- число молекул ПАВ входящих в систему. 42. Критическая концентрация мицеллообразования (ККМ). Методы определения ККМ в полярных и неполярных средах. Влияние различных факторов на величину ККМ в полярных и неполярных средах. ККМ- концентрация при которой в растворе ПАВ образуются мицеллы. Влияние различных факторов на ККМ. 1)влияние длинны углеводородного радикала RTlnKKM=A-Bn;(KKM)n/(KKM)n+1= =gn+1/gn=3.2, где n-число групп СН2 при увеличении длинны R ККМ↓ в ряду гомологов. А-const характеризующая энергию взаимодействия полярной группы ККМ↓ для: 1) ионных ПАВ- I- > Br- > Cl- 2)катионных ПАВ- Cs+ > K+ > Na+ В-const характеризующая энергию растворения приходящуюся на 1 группу СН2. 2)влияние строения углеводородного радикала. ККМ↑ при равном количестве атомов «С» по сравнению с парафиновой цепью 2,1)циклизация цепи 2,2) введение в цепь полярных групп, гетерогенных атомов, кратных связей. 3)введение добавок электролита всегда ↓ККМ, электролит частично дегидрирует полярные группы ПАВ, приводит к увеличению гидрофобности. 4)влияние полярных групп органических веществ зависит от длинны углеводородного радикала; длинноцепочные спирты ↓ККМ, образовывая смешанные мицеллы. При вводе низкомолекулярных добавок ККМ↑, за счет хорошей растворимости. 43. Солюбилизация в растворах мицеллообразующих ПАВ. Механизмы солюбилизации в мицеллах ПАВ. Влияние различных факторов на солюбилизацию. Солюбилизация- растворение в мицеллах ПАВ веществ плохо растворимы в данном растворителе. В обратных мицеллах ПАВ солюбилизирует полярные вещества. Увеличение длинны углеводородного радикала ↑ солюбилизацию, а введение в углеводородный радикал ароматических циклов, кратных связей или гетероатомов ↓ солюбилизацию. Механизм солюбилизации в : ![]() 44. Влияние температуры на растворимость ионогенных ПАВ. Диаграммы состояния системы. Точка Крафта. Тачка Крафта. Растворимость ионогенных ПАВ в воде вначале медленно, а затем быстро увеличивается с увеличением температуры, их фазовое состояние определяется точкой Крафта. С повышение температуры растворимость медленно увеличивается, и при температуре Крафта достигает критической концентрации мицеллообразования. ![]() кристалло мицелярный р-р ПАВ гидрат СККМ истинный раствор ткрафта Т 45. Влияние температуры на растворимость неионогенных ПАВ. Точка помутнения и точка высаливания. Изменяют физико-химические свойства при нагревании. Это связано с изменением их растворимости. Растворимость достигается за счет водородных связей. Растворимость неионогенных ПАВ ухудшается с увеличением температуры, тк рвутся водородные связи, это характеризуется точкой помутнения, при дальнейшем повышении температуры достигается точка высаливания. 46. Полиморфные превращения мицелл коллоидных ПАВ. Лиотропные жидкие кристаллы. ![]() Пластичная мицелла МакБена Лиотропные жидкие кристаллы. 47. Количественные характеристики свойств ПАВ, Числа ГЛБ. Расчет чисел ГЛБ по методу Дэвиса. Одной из характеристик ПАВ является гидрофильно-лиофильный баланс. ГЛБ – электрическая оценка ПАВ, предложена Гриффитом. Эталон в системе ГЛБ –олеиновая кислота, для которой число равно 1. –СООК +2,1 -СООН +2,4 - СН2 -0,475 Уравнение Дэвиса. ГЛБПАВ=I +Σ(ГЛБ)ГИДРОФИЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ+Σ(ГЛБ)ЛИОФИЛЬНЫХ ЧАСТЕЙ. При значении ГЛБ 1-4 ПАВ не растворимы в воде. Если 8-10- эмульсии, типа молока. Если больше 13- прозрачные растворы. Если ГЛБ3-6- эмульгаторы обратных эмульсий., 7-9- хорошие смачиватели, 13-15- моющие средства. Физический смысл ГЛБ: отношение работы адсорбции молекул ПАВ на границе из фазы масла, к работе адсорбции на той же границе из фазы вода. 48. Методы диспергирования. Уравнение Ребиндера для работы измельчения. 1) механическое диспергирование -основано на механических способах преодоления межмолекулярных сил, за счет производства внешней работы происходит накопление внешней энергии. ΔF>0. Диспергирование- измельчение тв или жидких тел в инертной среде. Диспергирование может идти в результате процессов: раздавливания, истирания, дробления. Для этого используются шаровые мельницы, коллоидные мельницы тд. При сухом помоле размер частим около 60мкм; при мокром- размер частиц сильно уменьшается и можно получить ультрадисперсные системы. Уравнение Ребиндера: Wдисп=Wдеформ+Wповерх=KV+σΔS 49. Адсорбционное понижение прочности(эффект Ребиндера). Прочность как поверхностное свойство материалов. С ![]() ![]() микротрещин под действием внешних сил может быть обеспечено адсорбцией разлива веществ на поверхности тела и среды в которой проходит дисперсия. Адсорбироваться могут ионы электролитов, молекулы ПАВ и жидкие Ме. Адсорбционное понижение прочности получило название эффекта Ребиндера. 50. Конденсационное образование лиофобных дисперсных систем. Термодинамические основы гомогенного зародышеобразования. Уравнение для работы образования критического зародыша. Конденсационное образование лиофобных дисперсных систем- образование устойчивой свободной дисперсной системы в результате ассоциации молекул, атомов или ионов в агрегаты. При этом в гомогенной сдере образовывается новая фаза. Размер образующихся частиц зависит от соотношения между скоростями идущих процессов(образования зародышей и роста зародышей) d=f(Vроста зародышей/Vобразования зародышей). Под зародышем новой фазы понимают минимальное скопление новой фазы находящейся в равновесии с окружающей средой. Размер критических зародышей: rкр=2σV"m/|Δμ|=2σV"m/RTlnP/P0? Δμ=μст-μн- степень метастабильности в системе. Работа гомогенного зародышеобразования: ![]() 51. Химические и физические методы создания метастабильности в системе. Зависимость размера частиц от различных факторов. Химические: протекание химических реакций приводит к возникновению высоких концентраций слаборастворимых соединений. Физические: изменение давления и температуры. Химические методы создания пересыщения: 1)реакция обмена(золи) 2)реакция восстановления(золи металлов) 3)реакция окисления(золи) 4)гидролиз солей(золи)-для очистки сточных вод 5)образование газообразной дисперсионной фазы. При физической конденсации пути создания метастабильности связаны с изменением температуры, давления(редко) или замены растворителя(изменение состава среды, то химический состав компонентов в дисперсионной среде становится выше равновесной, и тенденция к переходу в равновесное состояние приводит к образованию новой фазы(золи, канифоли). Факторы влияющие на размер частиц: влияние концентраций реагирующих растворов на размер получаемых частиц(получение золи берильной лазури). ![]() d 1)Vобр>Vрост зар (золь)2)Vрост зар>Vобр (осадок)3) вязкость велика(гель) 2 10-7 3 10-3 10-1 1 с, моль/л |