Шпаргалка К Экзамену По Коллоидной Химии Для Дневников (Зименкова Л. П.). Шпаргалка К Экзамену По Коллоидной Химии Для Дневников (Зименков. 1Коллоидная химия. Свойства коллоидных систем. Признаки объектов коллоидной химии
 Скачать 295.5 Kb.
|
5-10кТвозник дальнее взаимод ,образ флуокулы, возможно структурообраз.15. Получение, классификация твердых пористых адсорбентов. Тв.адсорбенты – природные или искусственные мат-лы с большой наружной или внутренней поверхн., на кт происходит адсорбция газов или раст-ров. Класс-я: 1). По структуре: а) корпускулярные: стр-ры из сросшихся м/у собой мельчайших частиц, связ-х хим.или физ.силами (корпускулы) синтетические(синтез гидрозоля—коагуляция—сушка,дробление), прир(уголь,картон, кожа,почвы). Б) кристаллич-е стр-ры (цеолиты)- аллюмосиликаты, облад-е строго регул-й кристаллич. Стр-рой. в) губчатые – массивные тела, пронизанные порами. Активированные угли, торфы. 2) по полярности: полярные (бумага, стекло,силикагели,аллюмогели), неполярные (угли, сажа,парафины) 3) по размеру пор: П=Vпор/Vадсорбента, макропоры (r=100-200нм, Sуд=0,2-2м2/г), переходнопористые(2-100нм, 10-500), микропористые(0,5-2нм, 500-1000) 16. Понятия о капиллярных явлениях. Теория капиллярной конденсации. Капиллярные явления наблюдаются в содержащих жидкость капиллярных сосудах, у которых расстояние между стенками капилляра соизмеримо с радиусом кривизны поверхности жидкости. Кривизна возникает в результате взаимодействия жидкости со стенками сосудов (адгезия, смачивание). Специфика поведения жидкости зависит от того, смачивает или нет она стенки сосудов. Рассмотрим положение уровня жидкости в двух капиллярах, один из которых имеет лиофильную поверхность(смачивается жидкостью), а другой нет. ΔР стремится растянуть жидкость и поднимает ее в капилляре до тех пор, пока капил.давление не уравновесится с гидростатическим давлением столба жидкости. Теория капиллярной конденсации. Явления капиллярной конденсации состоит в том, что конденсация пара адсорбции в тонких капиллярах происходит при меньших давлениях, чем давление насыщенного пара над ровной поверхностью, при данной температуре в условиях смачиваемости поверхности пор жидким адсорбатом. Условия действия капиллярных сил: -смачивание поверхности адсорбента жидкостью, кот. появляется в результате конденсации пара адсорбатом. -наличие пор с удельной поверхностью от 10 до 500 м2/г, что соответствует переходнопористым адсорбентам(радиус капилляра = радиусу кривизны поверхности). Микропористая структура обеспечивает резкое увеличение адсорбционного потенциала из-за перекрытия поверхностных сил. С увеличением давления газа начинают действовать капиллярные силы. Капиллярная конденсация начинается при определенном заполнении пор адсорбента или при определенном значении пара адсорбата. К этому моменту поверх. энергия практически скомпенсирована в результате полимолекулярной адсорбции, а микропоры заполнены жидким адсорбатом. С увеличением давления газа конденсация происходит и в более крупных порах, радиус мениска жидкости r в которых находится в соответствии с уравнением капил.конденсации Кельвина. lnP0/P=2σVм/rRT P0/P<<1 . При смачивании поверхности конденсация в порах наступает при давлении меньшим, чем Ро. 1.пора конусообразная: конденсация начинается со дна поры, где кривизна наибольшая, по мере заполнения поры радиус увеличивается и давление повышается. Процесс десорбции описывется той же кривой. 2. пора цилиндрическая с открытм концом: конденсация адсорбата идет со дна поры, где кривизна сферическая, т.е.наибольшая. Т.к. пора цилиндрическая она заполняется при 1-ом значении радиуса мениска, соответствующего опред. давлению Р,радиус не меняется, раскрытие поры в том же направлении. 3. цилиндрическая пора с 2-мя открытыми концами: конденсация начинается на стенках цилиндра, имеющего кривизну в 2 раза меньшую, чем у сферы того же радиуса. Адсорбция приводит к уменьшению радиуса поры и мгновенному заполнению ее при Рцил., на концах поры образуются мениски, поэтому десорбция начинается при давлении соответствующем большей кривизне сферической, давление открытия поры меньше, чем давление закрытия поры. 17. Основные закономерности адсорбции из растворов неэлектролитов на твердых адсорбентах. Молекулярная адсорбция – адсорбция из растворов неэлектролитов или слабых электролитов. Растворенные вещества адсорбируются на поверхности твердого тела в виде молекул. Особенность: наряду с растворенным веществом адсорбируются молекулы растворителя.  моль/г. Адсорбция зависит от:1)концентрации адсорбента. Ур-я Ленгмюра, Фрейндлиха и БЭТ. 2)природа растворителя: а) чем хуже адсорбируется растворитель, тем лучше адсорбция растворенного вещества. б) чем лучше адсорбат растворяется, тем хуже адсорбируется из данного растворителя. 3)влияние природы адсорбента. Подобные адсорбируются на подобном (по полярности). 4)Влияние природы адсорбата: а) правило Ребиндера: Процесс адсорбции идет в сторону уравнения полярностей фаз и тем сильнее, чем больше первоначальная разность полярностей адсорбента и растворителя. Если адсорбат – ПАВ, то на поверхности образуется слой, ориентированный определенным образом. Неполярный радикал в сторону неполярной фазы, а полярная группа в сторону полярной.При хемосорбции полярн к неполярн пов-ти.б) правило Дюкло-Траубе: Адсорбция гомологов возрастает при повышении углеводородного радикала. 18. Основные закономерности адсорбции из растворов электролитов на твердых адсорбентах. Твердые адсорбенты-природные или искусственные материалы с большой наружной или внутренней энергией на которой происходит адсорбция газов или р-ров. Их классификация: 1.По структуре а) Корпускулярные-это структуры из сросшихся между собой мельчайших, связанных физ. Или хим. Силами (корпускулы). Синтетические:синтез гидрозоля→коагуляция(гель)→сушка,дробление Природные: уголь, древесина, картон, кожа, зерна, почва, грунты. б) Кристаллические цеолиты, алюмосиликаты - обладающие строго регулярной кристалл. Структурой в)Губчатые – массивные тела пронизанные порами( активированные угли, никель Рэнея) 2. По полярности -полярные: бумага, силикагель, алюмогель , -неполярные: угли,сажа 3. Пористость(по размеру пор) П= Vпор/Vадс Макропоры(r=100/200 нм) Sуд= 0.2/2 м2/г Переходно-пористые( r=2/100нм) Sуд=10/500 м2/г Микропористые r=0.5/2 нм) Sуд=500/1000 м2/г. Основные закономерности заключаются в следующем: -Поверхность твердого тела, в отличие от поверхности жидкости, имеет сложный неоднородный характер. Даже полированное зеркало имеет на пов-ти выступы размерами до 3*10-7см -Адсорбция происходит не на всей пов-ти а, лишь на активных центрах -Адсорбция кинетически обратима - наряду с адсорбцией газа происходит его десорбция. Адсорбционное равновесие устанавливается очень быстро. 20. Избирательное смачивание. Способы определения краевого угла смачивания. Инверсия смачиваемости поверхности. п  ри нанесении на пов-ть 2х жид нераств друг в друге, м/у ними обр краевой угол, хар-й относ. спос-ть этих жид.смач-ть данное тело. Для сравнит.оценки смач.пов.сопост-е проводят по ср-ю с водой (с пол.жид-ми)  инверсия: закл.в качеств-м измен-и смач-ти пов-ти за счет адс-и ПАВ. Избир-е см-е: добыча нефти, офсетная печать,изгот-е пигментов для масл.красок, флотация (обогащение руд, цв.Ме)21. Молекулярно-кинитические свойства дисперсных систем: броуновское движение, диффузия. Броуновское движение проявляется в хаотическом движении частиц дисперсной фазы под действием ударов молекул растворителя, находящихся в состоянии интенсивного молекулярно-теплового движения. Колич.мера передвижения частиц – смещение или сдвигом частицы называется расстояние между проекциями начальной и конечной точек траектории на оси смещения. Диффузия – это процесс самопроизвольного выравнивания концентрац. В сис-ме, приводящий к установлению равенства хим. Потенциала во всех точках системы. Движущая сила - броуновское движение.Количеств хар-ка диффузии-диффузион поток-это колво моль вещества,переносимого диффузией за ед.времени через ед.площади пов-ти, перпенд располож к поверхности. 1 закон Фика  [D]=м2\с  ,  ,  22. Седиментация суспензий и седиментационный анализ дисперсных систем. Процесс оседания частиц дисперсной фазы в жидкой или газовой дисперсионной среде под действием силы тяжести есть седиментация суспензий . По мере увеличения ск-ти оседания возникает сила трения пропор. Ск-ти частицы.Fтр=BU. Частица движется с постоянной скоростью, если сила трения уравновешена силой тяжести. V=2g(p-p0)r2/9η-закон седиментации, условия соблюдения данного закона: 1)Независимость оседания частиц(разб.системы) 2)Ламинарность 3) Дисперсность r=10-7/10-5 4) Сферическая форма частиц. Седиментационный анализ основан на различных скоростях оседания частиц разного размера, с помощью его можно найти средний радиус частицы, описывается ур-ями: m=(Q/H)*Uτ, где Q-общая масса, H-первоначальная высота столба суспензнии m=2Qд(p-p0)r2τ/9ηH, а также уравнением Сведберга-Одена m=qi+(dm/dτ)τ СМОТРЕТЬ ГРАФИК ТЕМА 3.5!!! Дифференциальные кривые распределения показывают распределение масс частиц по их размерам,а функция распределения представляет собой долю частиц в интервале(r+dr) 23. Седиментационно-диффузионное равновесие. Седиментационная устойчивость.  ,  , где -плотность частицы,  - плотность дисп.среды, концентрация частич у дна сосуда, когда h=0,  -концентрация частиц на высоте h от дна сосуда, V-объем частицы. Седим.устойчивость- способность системы протоивостоять действию силы тяжести. Чем больше размеры частицы,тем быстрее скорости оседания частиц.24. реологические свойства дисперсных систем. Понятия об упругих,вязких и пластических деформациях. Реология – наука о деформации и течении материала. Совокупность механических свойств – прочность, упругость, эластичность, пластичность – является важной характеристикой материала. Поскольку эти свойства связаны со структурой, они называются структурно –механическими. Упругопластические свойства характеризуют способность тел сопротивляться деформациям. Существуют два основных вида деформации: растяжение или сжатие и сдвиг. Деформации бывают упругими – тело полностью восстанавливает свои свойства после снятия нагрузки- и остаточные – без разрушения, возникает под действием тангенциального напряжения. В соответствии с этим тела делятся на упругие и пластичные. Деформации упругих тел описываются законом Гука : P=Е γ. Е – модуль Юнга характеризует жесткость тела. При напряжении большем критического происходит либо разрушение, либо остаточные деформации, характерные для пластичных тел. В этом случае устанавливается течение с постоянной скоростью при постоянном напряжении, отвечающем пределу текучести ( прочности). Вязкие тела отличаются от пластических тем, что текут при любых напряжениях. Течение идеально вязких тел описывается законом Ньютона. P=ηdU/dx. В основе пластических деформаций – необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия. Закон течения в области разрушения структуры описывается уравнением Бингама. 25. Основные законы реологии. Классификация дисперсных систем по структуре и структурно-механическим свойствам.Все реальные тела принято делить на жидкообразные, текущие при любых напряжениях, и твердообразные. Жидкообразные тела классифицируют на:
P = ŋ  , P – напряжение сдвига, ŋ- коэффициент вязкости, - градиент скорости. неньютоновские жидкости – их вязкость зависит как от T, так и от напряжения сдвига. Они подразделяются а стационарные, реологические свойства которых не изменяются со временем, и нестационарные, для которых эти характеристики зависят от времени. Наиболее общим уравнением, описывающим течение стационарных неньютоновских жидкостей, является эмпирическое уравнение Оствальда-Вейля:  , где k и n – постоянные, данную жидкообразную систему. Если n=1, жидкость является ньютоновской, и константа k совпадает с ньютоновской вязкостью ŋ. При n<1 вязкость растет с увеличением скорости сдвига и напряжения. Эти жидкости наз-ся дилатантными.   а-для жидкообразных тел, б-для твердообразных Разбавленные грегативно-устойчивые ДС со сферическими частицами обычно представляют собой ньютоновские ж-ти. ур-е Эйнштейна: ŋ= ŋ0(1+α φ) α-коэффициент формы частицы φ-объемная концентрация дисп.фазы Согласно теории структурирования все структуры в коллоидных системах делаятся на: -коагуляционные (за счет ван-дер-ваальсовых сил притяжения частиц) -конденсационно-кристализационные(хим взаимодействие между частицами и их срастание) 26. Реологические свойства структурированных жидкообразных и твердообразных систем. Вязкость агрегативно устойчивых дисперсных систем. Реологические свойства структурированных жидкообразных выражаются графиком(тема 4.3.2),а также тиксотропией-самопроизвольным восстановлением стурктуры после разрушения и реолексией- восстановлением структуры после низких нагрузок(смотри график в той же теме!) Реологические свойства структурированных твердообразных систем: твердые системы делятся на бенгамовские и небенгамовские системы Бенгамовские N<1, псевдопластич. Твердобраз.тело , N>1 дилант. Твердобраз тело Смотри графики 2 штуки тема 4.3.3!!! У твердых тел увеличение напряжения сдвига разрушает тело Вязкость агрегативно устойчивых дисперсных систем характеризуется ур-ем Эйнштейна: η=η0(1+dфи0), условия применимости ур-я Эйнштейна: 1.Сферич форма частиц 2. Разбавл. И устойч. Дисп система 3.Ламинарный характер течения И Тут еще 2 графика! Конец Темы 4.3.1 Наличие адсорбционных слоев и ДЭС, взаимодействие частиц дисперсной фазы и их несимметричность-это условия неприменимости ур-я Эйнштейна 27 Агрегативная устойчивость дисп сист.Факторы агрег устойчив: 1ТД факторы(уменьш ):а)электростатический(ДЭС) связан с образ ДЭС (уменьш ) и возникновением потенц барьера отталкивания.б)адсорб-сольватный - уменьш из-за взаимод частиц с растворителем. Пов-ть частиц лиофильна по своей природе или из-за адсорбции стабилиз неэлектролитов.Для эмульсий-порошки. в)энтропийный-большую роль играет в высокодисперсных сист SU 2Кинетич факторы (Vкоагуляции):а)структурно-меж-возник при адсорбции ПАВ и ВМС на пов-ти частиц, что приводит к образ слоев,облад высокими структ-мех св-вами.Длинноцепочечные ПАВ.б)гидродинамическийфактор-за счет увеличения вязкости среды. 28 Ионный фактор стбилиз ДС.Теория ДЛФО.При сближ одноименных заряженных частиц золей их диф слои перекрыв. Это взаимодейств протек в тонкой прослойке дисперсн среды. Устойчивость лиофобных золей определ особыми св-ми этих слоев. Утончение этого слоя заканчивается либо его разрывом либо достиж некоторой равновесной толщины,которая далее не уменишается. Утончение тонкого слоя происходит путем вытекания из него жидк. Когда жидк слой стан тонким,св-ва жидкости в нем начинают сильно отлич от св-в жидк в V.В слое возник доп давление-расклинивающее. Положит расклинив давление препятств сближ частиц,а отриц-наоборот. Расклин давл- параметр, учитыв как силу притяж, так и силу отталкивания между частицами дисперс фазы.1Электростатич силы взаимод: а)силы оттралкивания     ,Еотт Z,Cпротивоинов; 0, . б)Ванд-Вальдовские притяж,Е(h), Eкин=кТ. Состояние колл сист зав-т от б аланса энергии притяж и Еотт. Прео блад Еотт приводит к устойчивости сист, преоблад Епритяж вызывает коагуляцию. Частицы дисперс фазы облад опред Екин, зав-т от Т, ха счет котор они могут сближаться. Екин=кТ. В зав-ти от соотнош Ебар и глубины потенц минимумов возможны след сост-иядисп сист,а именно:1 Ебар>>кТ, Емин2<<кТ- неглубокийcистем агрегативно устойчивая.2 Еб |