Общая химия. Ответы по методичке 1-187;401-512. Химическая термодинамика Химическая термодинамика

• Название: Химическая термодинамика Химическая термодинамика
• Дата: 22.05.2020
• Размер: 84.48 Kb.
• Имя файла: Общая химия. Ответы по методичке 1-187;401-512.docx
• Тип: Закон; #124613
• страница: 2 из 3

441 Дисперсионная среда – растворитель, в котором распределено вещество в раздробленном состоянии

Дисперсная фаза – раздробленное вещество

Между дисперсной фазой и дисперсионной средой существует поверхность раздела

Гетерогенные (неоднородные) системы- дисперсные системы, в которых одно вещество распределено в другом в виде частиц различных размеров

Удельная поверхность фазы

S

S_уд = V

S – суммарная поверхность всех частиц

V – объем вещества, подвергающегося дроблению

443 Классификация дисперсных систем по степени дисперсности

Сравнительная хар-ка дисп. систем с разной дисперсностью

Грубодисперсные (больше 10^-7м). Быстро оседают, видимы в микроскоп, остаются на бумажном фильтре, неустойчивы (суспензии, эмульсии, взвеси)

Молекулярно- и ионно-дисперсные. Гомогенны, устойчивы (истинные растворы)

445 Классификация дисп систем по агрегатному состоянию

Газ: (фаза) газ,жидкость, тв Тело Напр: воздух, туман, пыль. Жидкость(фаза) те же Напр: пена,эмульсии, суспензии. Тв тело(фаза)те же Напр: пенопласт, тв эмульсия, сплавы.

446 Классификация дисп систем по хар-ру взаимод дисп фазы с дисп средой

Лиофильные – сильное взаимодействие; устойчивы, обратимы (взаимодействие полярных групп веществ с полярными жидкостями или неполярных групп с неполярными жидкостями)

Лиофобные – взаимодействие частиц только при добавлении стабилизаторов; необратимы (металлы в коллоидном состоянии, эмульсии)

447 Условия получения коллоидов

Дисперсная фаза должна обладать плохой растворимостью

Размеры диспергируемого вещества должны быть доведены до размеров коллоидных частиц (10^-7-10^-9м)

Необходимы стабилизаторы, которые на поверхности раздела фаз образуют ионный или молекулярный слой и гидратную оболочку

448 Дисперсионные методы получения калоидов

Механические (шаровые и коллоидные мельницы, ступка) – диспергирование с добавлением стабилизаторов

Ультразвуковые – диспергирование частиц под действием сжатий и расширений

Пептизация – процесс перехода вещества из осадка в золь при добавлении диспергирующих веществ (Al(OH)₃, Fe(OH)₃ + электролит)

Растворение – самопроизвольное диспергирование (желатин, крахмал, агар-агар)

Электрическое диспергирование – материал электродов испаряется при температуре электрической дуги и конденсируется в частицы коллоидных размеров

449 Физическая конденсация

Замена растворителя: при вливании спиртовых растворов серы, канифоли, в воду, в которой эти вещества плохо растворимы, они начинают конденсироваться в частицы коллоидных размеров и могут находиться во взвешенном состоянии

450 Химическая конденсация:

Конденсационные методы

Окисление

2H₂S + O₂  2H₂O + 2S

Восстановление

AgO + H₂  2Ag⁰ + H₂O

Реакции обмена

BaCl₂ + K₂SO₄  BaSO₄ + 2KCl

Нейтрализация

Ca(OH)₂ + H₂SO₄  CaSO₄ + 2H₂O

451 Пептизация – процесс перехода вещества из осадка в золь при добавлении диспергирующих веществ (Al(OH)3, Fe(OH)3 + электролит)

452 Способы очистки коллоидных растворов от примесей

Диализ – основан на способности животных и растительных мембран пропускать ионы и задерживать коллоидные частицы (медленный)

Электродиализ

Компенсационный диализ (вивидиализ)

Ультрафильтрация

Гельфильтрация

Седиментация

453 Диализ – основан на способности животных и растительных мембран пропускать ионы и задерживать коллоидные частицы (медленный)

Электродиализ –исп-ют для увеличения скорости диализа низкомолекулярных электролитов. Создают постоянное электрическое поле с падением потенциала 20-250В/см и выше.

454 Компенсационный диализ – применяют при необходимости освободить коллоидный р-р лишь от части низкомолекулярных примесей. В диализаторе р-ль заменяют р-ром низкомол веществ, кот надо оставить в коллоидн р-ре.

455 Ультрафильтрация – применяется для очистки систем, сод-их частицы коллоидных размеров. Происходит продавливание разделяемой смеси через фильтры с порами, пропуск только молекулы и ионы низкомолекулярных веществ.

456 Седиментация: оседание частиц дисперсных фазы под действием сил разной природы.

Седиментационное равновесие

2 (d – d₀)

 = ---- · r²g · ----------, см/с

9 

Хар-ся:

Равенством скоростей седиментации и диффузии,

Постепенным уменьшением концентрации частиц в направлении от нижних слоев к верхним

457 Применение седиментационного анализа:

Определение размера и фракционного состава частиц (число частиц разного размера),

Определение молекулярного веса полимерных материалов, белков, нуклеиновых кислот,

Качественная оценка функционального состояния эритроцитов.

Ультрацентрифугирование –развиваются центробежные ускорения, превышающие ускорение силы тяжести в десятки тысяч раз, используются для изучения свойств макромолекул в р-рах.

458 Броуновское движение – частицы дисперсной фазы испытывают в единицу времени огромное число ударов со стороны мол-л дисперсной среды, наход-ся в тепловом движении.

Присуще частицам с размерами не более 10^-6м

Не зависит от природы вещества

Обусловлено тепловым движением молекул

Изменяется в зависимости от температуры, вязкости среды и размеров частиц

459 Уравнение Эйнштейна-Смолуховского

Описывает броуновское движение

х = 2Д

 – время

х – среднее смещение (среднее расстояние, на которое сместится коллоидная частица в единицу времени)

Д – коэффициент диффузии

460 Диффузия в коллоидных системах. Скорость диффузии.

C

m = -Д · ----- · 

X

Скорость диффузии в случае коллоидных растворов во много раз меньше, чем в истинных (т.к. коллоидные частицы обладают большим размером и массой, чем отдельные молекулы или ионы)

461 Осмотическое давление

Осмотическое давление коллоидных растворов подчиняется закону Вант-Гоффа

_осм = К_Б · С_V · T

С_V – частичная концентрация

m_дф

С_V = ---------

m_ч · V

Как правило, в 1 000 раз меньше осмотического давления истинных растворов

Осмотическое давление коллоидных растворов со временем уменьшается (частицы самоукрупняются или оседают, и их в растворе становится меньше).

Часть измеряемого осмотического давления в коллоидных растворах обусловлена примесью электролитов.

462 Уравнение Релея

С · V²

I = I₀ · K---------

⁴

I₀ – интенсивность падающего света

K – константа, зависящая от природы вещества

С – частичная концентрация

V – объем частицы

 – длина волн видимого света

463 Опалесценция – некоторая мутность раствора при рассмотрении его в отраженном свете; явление рассеяния света мельчайшими частицами.

Эффект Фарадея-Тиндаля – явление опалесценции, наблюдаемое этими учёными, а сбоку виден конус Фарадея-Тиндаля

464 Факторы влияющие на окраску золей:

От природы вещества (поглощение света).

От степени дисперсности.

Окраска драгоценных камней (рубинов, изумрудов, сапфиров)

Грубодисперсные золи золота – синяя окраска

Большей степени дисперсности – фиолетовая

Высокодисперсные золи – ярко красная

465 Ультрамикроскопия - объект исследования набл-ся в рассеянном свете. Размер коллоидных частиц опр-ют по числу светящихся точек в тёмном поле.

Определение массы и объема коллоидной частицы.

Исследование сыворотки и плазмы крови.

Исследование инъекционных растворов.

Определение чистоты воды и других сред.

Форма частиц.

466 Электрофорез – движение коллоидных частиц в электрическом поле к противоположно заряженному электроду.

Электроосмос – перемещение дисперсионной среды к электроду под влиянием внешней разности потенциалов.

467 Применение электрофореза и электроосмоса

В технике и различных производствах:

• 
  Фарфоровое дело
  
• 
  Очистка воздуха
  
• 
  Покрытие изделий защитными пленками
  

В клинической практике:

• 
  Местное введение лекарственных форм
  
• 
  Электрофоретическое разделение белков по отдельным фракциям
  
• 
  Исследование нормальных и патологических сывороток, нуклеопротеидов, чистых белков и их смесей
  

468 Потенциал седиментации – при перемещении дисперсной фазы относительно неподвижной дисперсионной среды.

Потенциал протекания – возникновение разности потенциалов как при перемещении дисперстной среды относительно неподвижной дисперсной фазы.

469 Электродинамический потенциал – разность потенциалов между дисперсной фазой и дисперсной средой.. Определяется св-ми данной дисперсной системы. По мере удаления от межфазной границы его значение уменьшается.

Электрокинетический потенциал () – заряд гранулы – важнейшая характеристика коллоидных растворов, влияющая на их устойчивость. Это часть электродинамического. Его значение определяется частотой диффузного слоя и зависит от темп.

470 Уравнение Гельмгольца-Смолуховского

Расчет скорости движения коллоидных частиц в электрическом поле (U):

Нe

U = ----------

4

U – скорость движения частицы

Н – напряженность электрического поля

е – диэлектрическая проницаемость среды

 – вязкость среды

При Н = 1

e

U₀ = --------

4

U₀ – электрофоретическая подвижность частиц

471 Строение мицелл – состоит из электронейтрального агрегата и ионогенной части. Масса коллоидной частицы гл образом в агрегате, кот состоит из сотен атомов и молекул.

472 Влияние на величину -потенциала:

- Добавление к коллоидному раствору электролитов (сжимают диффузный слой, часть ионов из него переходит в адсорбционный и -потенциал уменьшается)

- Разбавление(концентрации) коллоидного раствора (ее увеличение будет влиять подобно добавлению электролитов)

- рН среды (и Н⁺ и ОН^- хорошо адсорбируются на коллоидных частицах)

- Температура (часть ионов из адсорбционного слоя выйдет в диффузный в результате теплового движения - -потенциал увеличивается)

- Чем больше полярность растворителя, тем больше -потенциал

489 Понятие о ВМС. Значения их молекул-ых масс. Класс-я.

Биополимеры - природные высокомолекулярные соединения (ВМС), являющиеся структурной основой всех живых организмов (белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды)

Смешанные биополимеры: липопротеиды, гликопротеиды, липополисахариды

Значения их молекул-ых масс: большой молекулярный вес, их молярные массы нах-ся в пределах (10⁴ < М < 10⁶ г/моль); молекулы состоят из химически связанных между собой сотен и тысяч атомов (макромолекулы); в их составе регулярно повторяющиеся группы атомов – мономеров

Классификация полимеров по происхождению: природные – встречаются в природе (натуральный каучук, крахмал, целлюлоза, белки); искусственные (модифицированные) – дополнительно измененные природные полимеры (резина); синтетические – полученные методом синтеза (нитрон, капрон, лавсан, синтетический каучук).

490 Типы пространственной структуры полимеров. Понятия о конформациях ВМС.

Линейные – химически не связанные одиночные цепи мономерных звеньев (каучук, желатин, целлюлоза) – М – М – М – М – ;

Разветвленные полимеры (крахмал или гликоген)

М – М –

– М – М <

М – М – М –

Лестничные полимеры (целлюлозные и искусственные волокна);

Сетчатые (сшитые) полимеры – трехмерные полимеры, звенья которых образуют единую, химически связанную пространственную сетку.

491 Конформации макромолекул ВМС - энергетически равноценные пространственные формы, возникающие при повороте мономерных звеньев полимерных цепей без разрыва химической связи.

492 Набухание полимеров. Степень набухания. От каких факторов зависит степень набухания.

Набухание полимеров - увеличение объема и массы ВМС вследствие поглощения им растворителя. Количественно измеряется степенью набухания

m – m₀ V – V₀

 = ----------- · 100% или  = ----------- · 100%

m₀ V₀

m₀ – начальная масса, m- масса, V- объём набухшего образца, V₀ - начальный объём полимера. Факторы, влияющие на степень набухания: температура, степень измельчения полимера, возраст полимера, ионы электролитов, реакция среды, природа полимера и растворителя («подобное растворяется в подобном»…)

493 Механизм набухания Первая ст. – за счет сольватации полярных групп ВМС молекулами растворителя (поглощение 20-50% растворителя от массы полимера).

Вторая ст. – за счет осмотического всасывания растворителя, которое возникает благодаря односторонней диффузии растворителя в полимер.

494 Влияние природы вещ-в на набухание. Класс-я полимеров по способности к набуханию

Влияние природы – полимер набухает лучше в раств-ле, молекул-ые взаимодействия кот-ого с макромолекулами велики. Полярные полимеры набухают в полярных жидкостях(белок – в воде), неполярные – в неполярных (каучук в бензоле).

.Класс-я: Неограниченно набухающие – набухание до полного раствор-я полимера (полимеры линейного хар-ра); Ограниченно набухающие – раствор-я не происходит, но происх-т увеличение массы (полимеры с сетчатой структурой); Не испытывающие набухания- из сферических макромолекул(гемоглобин, гликоген).

495 Влияние темп-ры на набухание Повыш-е темп-ры усиливает движение частиц и способствует азрыхлению внутренних структур. Для каждого ВМС и растворителя должна сущ-ть своя критич. темп-ра, выше которой проих-т их безграничное сешение.

496 Возможные мех-мы влияния электролитов на набухание

Действие электролитов на набухание ВМС с вязано с дегидратацией молекул ВМС. Жесткие основания (напр. F^- ) и кислоты (напр. Li⁺ ) гидратируются в значительно большей степени, чем мягкие основания (напр. I^-) и кислоты (напр. Cs⁺)

497 Расположение ионов в лиотропные ряды по их влиянию на набухание

Чем сильнее ион гидратирован, тем сильнее он препятствует процессу набухания

Лиотропный ряд (обращенный ряд Гофмейстера):

Ba²⁺ > Sr²⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Cs⁺ > Rb⁺ > K⁺ > Na⁺ > Li⁺ – катионов (набухание подавляется)

CNS^- > J^- > Br^- > NO₃^- > Cl^- > [ацетат]^- > [тартрат]^2- > [цитрат]^3- > F^- > SO₄^2- – анионов (набухание уменьшается)

Анионы до хлора хорошо адсорбируются на полимерах

498 Влияние pH среды на набухание

Изменение pH среды в более кислую или щелочную сторону от изоэл-ой точки коллоида увеличивает степень набухания .Это объясняется появлением положит-ого или отриц-ого заряда у коллоидных частиц и, следов-но, повышением степени гидратации, а увеличение ст. гидратации разделяет высокомол-ые части и в пространства между ними проникает вода.

499 Давление набухания - давление, которое оказывает набухающий полимер на ограничивающие его пористые стенки, проницаемые для растворителя.

Значение :при отеке тканей; при прорастании зерен; при разрушении твердых горных пород корнями растений; использование в анатомических музеях для расчленения костей черепа

Сравнение р-ров полимеров и гидрофобных коллоидных растворов

Полимеры термодинамически устойчивее; не имеют чётко выраженной поверхности раздела с растворителем; устойчивость р-ров в большей степени связана с наличием сльватной оболочки,а коллоидов - с наличием двойного электрического слоя; сухое вещ=во набухает и может переходить в растворённое состояние, а для коллоидов нужен стабилизатор для растворения; при боковом освещении дают размытый конус Тиндаля, а каллоиды – чёткий конус.

500 Коацервация – набл-ся в растворах ВМС. Это слияние водных оболочек нескольких частиц, без объединения самих частичек. (используется при микрокапсулировании лекарств) В теории происхождения жизни на земле большое значение придаётся возникновению белковых коацерватов из белковых молекул. Коацервация происходит при изменении темп-ры или состава р-ра и обусловлена понижением взаимной растворимости компонентов раствора

501 Высаливание ВМС - осаждение ВМС в концентрированных растворах электролитов.

Растворы ВМС устойчивы и самопроизвольно не осаждаются.

Механизм высаливания - заключается в понижении растворимости ВМС в концентрированных растворах электролитов. Малые концентрации солей – осаждение наиболее крупных, тяжелых и обладающих наименьшим зарядом. При повышении концентрации солей – осаждение более мелких и устойчивых белковых фракций. Значение: на этом принципе основано приготовление концентр-ых лечебных сывороток и противокоревого y-глобулина.