|
|
Важнейшие химические понятия и законы Химический элемент это определенный вид атомов с одинаковым зарядом ядра Атом
Таким образом можно вызвать обращение фаз
69 вопрос
Эмульгаторы – это вещества, образующие адсорбционный слой на поверхности раздела фаз дисперсная фаза (капли)/дисперсионная среда. Этот слой препятствует непосредственному соприкосновению капель и их слиянию (коалесценции).
В качестве эмульгаторов могут применяться самые различные по природе вещества:
• поверхностно-активные вещества, молекулы которых содержат ионогенные полярные группы, (мыла в широком смысле слова),
• неионогенные поверхностно-активные вещества, высокомолекулярные соединения (ВМС).
• Эмульгирующей способностью обладают даже порошки.
Для стабилизации эмульсии в систему вводят поверхностно активные вещества -эмульгаторы
Молекулы ПАВ имеют дифильное строение (И воду и масло)
1)Пав с таким строением образуют прочные защитные пленки на поверхности масляных капель
2)Соответствующим образом ориентируются на границе раздела фаз( таким образом поверхностное натяжение (сигма)понижается и эмульсии более устойчива )
3)часть эмульгаторами являются мыла(соли карбоновых кислот)
Малы диссоциируют на ионы
В результате адсорбции на границе раздела фаз возникает 2-ой электрический слой, частицы отталкиваются и появляется агригативная устойчивость
Эмульгаторы делятся на
1)Гидрофильные (соли щелочных металлов Na,Li,калий)стабилизируют прямые эмульсии
2)Гидрофобные (соли поливалентных металлов (валентность больше 1))стабилизируют обратные эмульсии
Твердые эмульгаторы
-Порошки ,которые лучше смачиваться средой ,чем фазой,чтобы находится с наружи капелек фазы и не допускать их слипания
1)распределение тв.эмульгатора в прямой эмульсии(мел ,глина,порошок стекла)
2)обратные тв.эмульсии(Сера,графит гидрофильный)
70 вопрос
Понятие о растворах ВМС -ВМС − это обычные органические вещества, молекулы которых имеют очень большой размер.Практически все важные свойства ВМС тесно связаны с их строением. Различают три типа структуры цепей: линейную, разветвленную и пространственную (сетчатую). Однако из всех структур именно линейной формой макромолекул определяются типичные свойства полимеров: каучукоподобная эластичность, способность образовывать прочные пленки и нити, набухать, давать при растворении вязкие растворы. Эти свойства цепных макромолекул и их растворов представляют наибольший интерес. Полимеры с пространственной структурой не способны растворяться, поэтому свойства сетчатых полимеров мы не рассматриваем.
Особенности растворения ВМС-Растворение ВМС принято рассматривать как процесс смешения двух жидкостей. Ранеесуществовали две теории растворов полимеров. Согласно одной из них (мицеллярная теория, развитая Майером и Марком), макромолекулы находятся в растворе в виде мицелл, согласно второй – достаточно разбавленные растворы ВМС содержат отдельные, не связанные друг с другом молекулы (молекулярная теория).В настоящее время мицеллярная теория потеряла свое значение. Как показали исследования, ВМС в подходящих растворителях самопроизвольно диспергируются до отдельных молекул. Молекулярная теория находит подтверждение в ряде фактов.
1.Определение молекулярных масс в разбавленных растворах полимеров однозначно показало отсутствие в таких растворах мицелл
2. Растворение высокомолекулярного вещества, как и растворение низкомолекулярного, идет самопроизвольно, часто с выделением тепла. При диспергировании же вещества до коллоидного состояния требуется затрата энергии на преодолении межмолекулярных сил.
Растворы полимеров термодинамическиустойчивы и при соответствующих предосторожностях могут храниться достаточно долго. Растворение полимеров не требует присутствия в системе стабилизатора. Это все относится к разбавленным растворам ВМС. В концентрированных растворах макромолекулы могут взаимодействовать и образовывать так называемые ассоциаты. С увеличением концентрации растворов ВМС или с понижением их температуры размер и длительность существования ассоциатов увеличиваются. Это может привести к тому, что ассоциаты можно будет рассматривать как новую фазу.
На образование дисперсий оказывает влияние и растворитель. В растворителях, полярность которых соответствует полярности ВМС, происходит истинное растворение с образованием молекулярных растворов (агар-агар и желатин в воде или каучук в неполярном растворителе). При несоответствии полярности растворителя и ВМС образуются золи или дисперсии. Так, например, можно получить золь желатина в спирте, золи нитроцеллюлозы в воде, каучука в воде (латексы) и др.
Характеристика процесса набухания-увеличение массы и объема ВМС за счет поглощения низкомолекулярной жидкости или ее пара ,характеризуется степенью набухания
Может быть от 10% до 100% для природных ВМС до 100%
Степень набухания зависит от температуры растворителя ,времени и природы растворителя
Выделяют :
Ограниченное набухание-когда макромолекулы жидкость поглощают ,но в ней не растворяются ,достигая лишь максимального размера
Неограниченное набухание -проводящие к полному растворению (желатин в горячей воде, каучук в бензине )
Один и тот же растворитель может привести к разным набуханием (Пример-в молекуле крахмала есть участки-аморфные зоны ,неограниченно растворяющиеся в воде и зоны кристаллические (ограниченно набухающие))
Набухание происходит с выделением теплоты-теплота набухания (она уменьшает энергию Гиббса)
71 вопрос
Истинные растворы ВМС по своим свойствам резко отличаются от растворов низкомолекулярных соединений (НМС):
1) Осмотическое давление растворов ВМСне подчиняется закону Вант-Гоффа.
Обычно экспериментально определенное значение осмотического давления растворов ВМСзначительно выше значения, рассчитанного по уравнению Вант-Гоффа. Объясняется это тем, что макромолекула благодаря своей гибкости ведет себя в растворе как несколько более коротких молекул. При повышении концентрации возрастает число сегментов макромолекулы, которые ведут себя независимо друг от друга.
2) Скорость диффузии макромолекул полимера невелика, она сопоставима со скоростью диффузии типичных коллоидных частиц.
3) Растворы ВМС способны рассеивать свет, хотя и в меньшей степени, чем типичные коллоидные системы. В растворах ВМС эффект Тиндаля обнаруживается не совсем четко вследствие того, что показатель преломления сольватированных частиц растворенного вещества n мало отличается от показателя преломления растворителя n0, поэтому разность (n – n0) > 0, но интенсивность рассеяния света растворами ВМС незначительна. По этой же причине макромолекулы невозможно обнаружить под ультрамикроскопом. Кроме того, макромолекулы соизмеримы с коллоидными частицами только по длине, а в других направлениях соответствуют размерам обычных молекул
4) Растворы ВМС обладают высокой вязкостью. Вязкость растворов, характеризующая сопротивление среды движению, возрастает с увеличением молярной массы полимера и значительно выше, чем у растворов низкомолекулярных соединений тех же концентраций. Цепь макромолекулы располагается сразу в нескольких слоях жидкости и препятствует их перемещению друг относительно друга.
5) Растворы ВМС являются истинными растворами, агрегативно устойчивыми системами. Однако при добавлении электролитов наблюдается выделение высокомолекулярных соединений из раствора. Это явление называется высаливанием.
6) Для растворов ВМС характерно явление коацервации. Коацервация – это разделение системы на две фазы, из которых одна представляет собой раствор ВМС в растворителе, а другая – раствор растворителя в ВМС, при изменении температуры или рН или при введении низкомолекулярных веществ.
7) Для растворов ВМС характерно явление спонтанного, самопроизвольного изменения вязкости при длительном хранении растворов. Это явление носит название старение раствора.Старение происходит либо в результате деструкции макромолекул полимера, либо в результате связывания макромолекул. Старение происходит под влиянием кислорода и некоторых других примесей.
8) При увеличении концентрации растворов ВМС, изменения температуры или при добавлении электролита возможно образование пространственной сетки, приводящей к образованию студня.
С колоидными-
1)Агригативно устойчивы т.к при растворении образуется гомогенная система, свободная энергия уменьшается за счет выделения тепла(по объединенному закону)
2)ВМС растворяются самопроизвольно ,а для получения коллоидов необходима затрата коллоидов
3)ВМС обратимые системы
72 вопрос
Структурирование дисперсных систем и растворов ВМС. Гели и студни, сходство и различие, применение. Синерезис.
Взаимодействие частиц дисперсной фазы в свободнодисперсной системе может в определенных условиях приводить к их агрегации с образованием сплошной пространственной сетки, в которую заключена дисперсионная среда. Возникающая связнодисперсная система получила название геля.
Гель - связнодисперсная система, содержащая сплошную пространственную сетку из частиц дисперсной фазы, в ячейках которой заключен растворитель.
Гель можно рассматривать как коллоидный раствор ВМС, который под воздействием внешних факторов потерял свою текучесть. Застудневание может происходить:
1) в результате межмолекулярного притяжения между макромолекулами ВМС;
2) за счет возникновения между молекулами ВМС водородных связей;
3) при введении добавок посторонних веществ, способствующих образованию дополнительных химических связей ("сшивающих мостиков") между макромолекулами ВМС.
Но гель может образоваться и в процессе ограниченного набухания. Для каждого полимера существует точка гелеобразования, которая соответствует пороговому значению концентрации раствора, при превышении которой раствор переходит в гель. Для водного раствора агар-агара при комнатной температуре точка гелеобразования соответствует концентрации 1,2%, а для желатина - 0,5%.
В зависимости от природы веществ, образующих структурированные системы (гели), различают хрупкие гели и эластичные гели (студни). Хрупкие гели построены из жестких частиц. Типичным представителем является гель кремниевой кислоты. При высушивании хрупкие гели почти не изменяют свой объем, но приобретают большую хрупкость и пористость.
Благодаря сильно развитой поверхности сухие хрупкие гели являются хорошими адсорбентами (силикагель). При внесении в любую жидкость сухие хрупкие гели впитывают ее, не изменяя своего объема, поэтому их называют ненабухающими.
Эластичные гели, или студни, образованные гибкими цепными макромолекулами желатина, агар-агара, каучука и других полимеров, по свойствам значительно отличаются от хрупких гелей. Благодаря гибкости целей в пространственной сетке такие студни не теряют своей эластичности при высушивании.
На процесс застудневания влияют:
1) концентрация ВМС в растворе;
2) температура;
3) примеси других веществ, особенно электролитов.
С повышением концентрации ВМС уменьшаются расстояния между частицами и скорость застудневания увеличивается. Для каждой системы при данной температуре существует некоторая концентрация, ниже которой она не застудневает. Так, для желатина при комнатной температуре предельной концентрацией является 0,7-0,9%, для агар-агара − 0,2%.
С понижением температуры уменьшается скорость движения макромолекул, вследствие чего облегчается процесс их сцепления, приводящий к застудневанию. Эти факторы используют на практике при изготовлении пищевых студней, желе и других изделий.
Студни и студнеобразование играют большую роль в жизни животных и растений. Гелями в организме являются мозг, кожа, хрящи, глазное яблоко. Студнями являются мясо, творог, простокваша, мармелад, кисель и многие другие пищевые продукты. Студнеобразование и студни находят широкое применение в производстве вискозного, ацетатного шелка, искусственной кожи, резиновых изделий, столярного клея и др.
Для большинства гелей характерна эластичность. При резком механическом воздействии на гель происходит его разжижение, но этот процесс обратим, и в состоянии покоя образовавшийся раствор снова превращается в гель. Это явление называется тиксотропией. Тиксотропиянаблюдается при сотрясении мозга и последующем восстановлении его структур.
При длительном стоянии геля происходит необратимый процесс его старения, который выражается в дальнейшем упорядочении структуры, сжатии геля и выделении из него растворителя. Этот процесс называется синерезисом. Старению геля способствуют низкая температура, высокая концентрация полимера, кислотность, соответствующая изоэлектрической точке, и длительный покой в системе. В живых тканях синерезис проявляется в уплотнения мяса старых животных и утончении их костей. |
|
|
Скачать 3.53 Mb.