Общая химия. Ответы по методичке 1-187;401-512. Химическая термодинамика Химическая термодинамика
 Скачать 84.48 Kb.
|
|
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 Sуд = 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 = КБ · СV · T СV – частичная концентрация mдф СV = --------- mч · 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:
В клинической практике:
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- > SO42- – 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. |