Коллоидная химия. 14. Классификация дисперсных систем по размерам частиц диспергированного вещества взвеси, коллоидные системы, истинные растворы
 Скачать 20.28 Kb.
|
|
Получение и свойства коллоидных растворов 14.Классификация дисперсных систем по размерам частиц диспергированного вещества: взвеси, коллоидные системы, истинные растворы. Дисперсные системы – это гетерогенные системы, состоящие из двух или большего числа фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними. Обычно одна из фаз образует непрерывную среду, её называют дисперсионной средой. В объёме этой фазы распределено какое-либо вещество - дисперсная фаза (или несколько дисперсных фаз) в виде мелких частиц. Диспергированное вещество- мелкораздробленное вещество Взвеси – это дисперсные системы, в которых размеры распределѐнных частиц (частицы дисперсной фазы) сравнительно велики (10-7 – 10-5 м). Взвеси делятся на суспезии и эмульсии. В суспезиях распределённое вещество твёрдое, а в эмульсиях – жидкое. Взвеси неустойчивы, если диспергированное вещество в них имеет большую плотность, чем дисперсионная среда, то диспергированное вещество постепенно выпадает в осадок (седиментация). Если его плотность меньше плотности среды – оно, наоборот, всплывает (расслоение). Коллоидные системы (или коллоидные растворы) – это гетерогенные дисперсные системы, в которых частицы распределѐнного вещества имеют размеры порядка 10-9– 10-7 м или от 1 до 100 нм. Истинный раствор представляет собой гомогенную систему со степенью дисперсности 10-10 – 10-9 м. По агрегатному состоянию: Аэрозоли-аэродисперсные системы с газовой дисперсной средой Системы с жидкой дисперсной средой-в них фаза может быть тв( грубодисперсные супсензии и пасты, высокодисперсные золи и гели) жидкой(грубодисперсные эмульсии ивысокодисперсные микроэмульсии и латексы) и газовой(грубодисп.газовые эмульсии и пены 15. Условия получения коллоидных растворов. -Дисперсная фаза должна обладать плохой растворимостью. -Размеры диспергируемого вещества Должны быть доведены до размеров коллоидных частиц. (10–7 – 10– 9 м.)или 1-100нм -Необходимы стабилизаторы, которые на поверхности раздела фаз образуют ионы или молекулярной слой и гидратную оболочку 16. Методы получения коллоидных систем: диспергационные и конденсационные методы. Дисперсионные методы основаны на раздроблении твердых тел до частиц коллоидного размера и образовании таким образом коллоидных растворов. Процесс диспергирования осуществляется различными методами: механическим размалыванием вещества в т.н. коллоидных мельницах, электродуговым распылением металлов, дроблением вещества при помощи ультразвука.пептизация(хим воздействие на осадок) Конденсационные методы основаны на образовании новой фазы в условиях пересыщенного состояния веществ; при этом система из гомогенной превращается в гетерогенную. Виды конденсационных методов: 1) физические процессы, протекающие при охлаждении системы: кристаллизация (образование твердой фазы в жидком растворе); конденсация (превращение паров в жидкость); десублимация (переход из газовой фазы в твердую). 2) химические процессы (реакции обмена, окисления, гидролиза и др.) Главные условия: образование нерастворимого в-ва и небольшой избыток одного из реагирующего в-ва(Ва(ОН)2+Н2SO4=BaSO4 +2H2O) 3)испарение растворителя 17. Пептизация как физико-химическое дробление осадков до частиц коллоидного размера.Адсорбционная пептизация. Диссолюционная пептизация. Биологическое значение пептизации. Физико-химическое дробление осадков (пептизация) переход осадка во взвесь под влиянием физико-хим. воздействий. Адсорбционная пептизация –к осадку добавляют ионы, которые адсорбируются на частицах, придают им определенный заряд(например:свежеприготовленные осадки Fe(OH)3 при добавлении к нему FeCl3 переходит в золь) . Диссолюционная пептизация отличается от адсорбционной только отсутствием в готовом виде электролита-пептизатора. FeCl3 + NH4OH → Fe(OH)3↓ + NH4Cl Биологическое значение: рассасывание почечных камней, действие антикоагулянтов, действие моющих средств. Повышение растворимой способности сыворотки крови по отношению к ряду плохорастворимых в воде в-ств 18. Методы очистки коллоидных систем: фильтрация, ультрафильтрация, диализ,электродиализ, компенсационный диализ (принцип работы аппарата «искусственная почка»). Фильтрация основана на способности коллоидных частиц проходить через поры обычных фильтров. При этом более крупные частицы задерживаются. Фильтрацию используют для очистки коллоидных растворов от грубодисперсных частиц. Ультрафильтрация - фильтрование коллоидного раствора через полупроницаемую мембрану при повышенном давлении. Коллоидные частицы задерживаются мембраной. Диализ - удаление низкомолекулярных примесей путем их диффузии через полупроницаемую мембрану. Электродиализ - заключается в удалении низкомолекулярных примесей путем их диффузии через полупроницаемую мембрану в постоянном эл.токе. Компенсационный диализ применяют, когда необходимо освободить коллоидный р-р лишь от части низкомолекулярных примесей. Основной принцип работы искусственной почки в виде гемодиализа реализован с помощью пропускания крови через мембрану с мелкими ячейками. Они достаточны для прохождения сквозь них основных клеток крови. Но при этом ячейки мембраны не пропускают молекулы токсинов и кристаллических веществ. 19. Строение мицеллы. Двойной электрический слой (ДЭС), современные представления о строении ДЭС. Электрокинетический потенциал (или дзета-потенциал) как важнейшая характеристика ДЭС. Факторы, определяющие величину дзета-потенциала. Мицелла- электрически нейтральная коллоидная астица, способная к самостоятельному существованию. Она определяет все свойства коллоидной системы. ДЭС – слой, возникающий на границе Т и Ж фазы мицеллы, состоящий из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака. Представления о строении ДЭС: 1) ДЭС образован ПОИ, находящимися на поверхности твердой частицы и противоионов, находящихся в ДС. 2) ПОИ связаны с твердой частицей хемосорбционными силами и равномерно распределены по ее поверхности. 3) Противоины имеют сложное строение и состоят из двух частей: адсорбционного слоя и диффузного слоя. Дзета-потенциал - потенциал на плоскости скольжения. Факторы дзета-потенциала: 1) размер ДЭС. Чем больше размыт ДЭС, тем больше потенциал; 2) от концентрации электролита-стабилизатора . Чем он больше, тем меньше дзета-потенциал; 3) заряд противоиона. Чем он больше, тем больше дзета-потенциал. 20. Электрокинетические явления: электрофорез и электроосмос. ЭЛЕКТРОКИНЕТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ- группа явлений, наблюдаемых в дисперсных системах, мембранах и капиллярах; включает электроосмос, электрофорез. Электроосмос - течение жидкости в капиллярах и пористых телах, вызванное внеш. электрич. полем. Электрофорез - движение твердых частиц или капель, взвешенных в электролите, при наложении электрич. поля 21.Оптические свойства коллоидных систем (опалесценция, эффект Фарадея – Тиндаля,окраска). Опалесценция - резкое усиление рассеяния света чистыми веществами. Эффект Фарадея-Тиндаля - образование светового конуса при прохождении луча света через коллоидный раствор. Окраска-результат поглощения 2х эфф.-рассеивания и поглощения света. Окраска изменяется с изменением природы, степени дисперсности или формы частиц дисп.фазы. 22. Молекулярно – кинетические свойства коллоидных систем (броуновское движение,диффузия, осмотическое давление, седиментационная (или кинетическая) устойчивость). Броуновское движение — беспорядочное движение микроскопических видимых взвешенных в Ж или Г частиц твёрдого вещества, вызываемое тепловым движением частиц Ж или Г. Диффузия - взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения атомов вещества. Осмотическое давление — давление на раствор, отделенный от чистого растворителя мембраной, проницаемой только для молекул растворителя. Седиментационная устойчивость – это способность системы противодействовать оседанию частиц (силе тяжести). Принципов седиментационного анализа: 1) Наблюдение за скоростью оседания в спокойной жидкости; 2) Наблюдение за оседанием в центробежном поле (ультрацентрифугирование). 23. Агрегативная устойчивость коллоидных систем Агрегативная устойчивость - способность дисперсной системы сохранять неизменной во времени степень дисперсности, т.е.размер частиц и их индивидуальность. Агрегативная устойчивость обусловлена наличием у частиц дисперсной фазы электрического заряда и сольватной оболочки. Способность дисперсных систем сохранять определенное распределение частиц по объему дисперсионной среды называется седиментационной устойчивостью. Седиментационная устойчивость коллоидных систем зависит от размеров их частиц чем меньше размер частиц, тем более устойчив коллоидный раствор. 2 вида устойчивости коллоидных систем: 1) Кинетическая устойчивость – способность частиц оставаться во взвешенном состоянии. Факторы: степень дисперсности частиц, броуновское движение, вязкость ДС, разность плотностей ДФ и ДС. 2) Агрегативная устойчивость – способность частиц ДФ противодействовать агрегации. Факторы: наличие у частиц одноименных зарядов, наличие вокруг мицеллы сольватных оболочек. 3) Конденсационная устойчивость – способность ДС сохранять неизменной удельную поверхность. 24. Явление коагуляции коллоидных систем. Скрытая и явная коагуляции. Факторы,вызывающие коагуляцию. Коагуляция – процесс слипания коллоидных частиц в более крупные агрегаты.Факторы, вызывающие коагуляцию: внешнее воздействие, нарушающее устойчивость системы; изменения температуры; действие света или электрических разрядов. Скрытая коагуляция соответствует начальной медленной стадии, когда не каждое столкновение коллоидных частиц приводит к образованию крупных агрегатов, поэтому ее трудно обнаружить визуально. При явной коагуляции каждое столкновение частиц приводит к образованию агрегатов, что сопровождается изменением цвета системы и выпадением осадка. 25.Коагуляция электролитами: правило Шульце – Гарди, порог коагуляции. Коагуляция смесями электролитов (аддитивное действие, антогонизм, синергизм). . Коагуляция электролитами происходит при сравнительно невысокой концентрации добавляемого электролита. Коагуляцию вызывают все электролиты, так как при введении их в коллоидную систему происходит сжатие диффузного слоя, снижение ζ-потенциала, что приводит к разрушению коллоидной системы. Правило Шульце-Гарди Коагулирующее действие иона тем выше, чем выше его заряд. При увеличении заряда иона на единицу, порог концентрации уменьшается на один порядок порог коагуляции определяется уравнением: Порог коагуляции – это минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция. Если применяется смесь электролитов, то механизм коагуляции осложняется. Происходит смещение адсорбционного равновесия, которое сопровождается перераспределением ионов двойного слоя и изменением порога коагуляции. Наблюдаемые при этом явления можно свести к 3 следующим: Аддитивность – это суммирование коагулирующего действия ионов, вызывающих коагуляцию. Антагонизм – это ослабление коагулирующего действия одного иэлектролита в присутствии другого. Синергизм – это усиление коагулирующего действия одного электролита в присутствии другого. 26. Коллоидная защита, ее механизм. Биологическое значение. Коллоидная защита-увеличение устойчивости кс при добавлении небольшого кол-ва вмс Механизм: 1) Макромолекулы ВМС адсорбируется на поверхности мицеллы 2)Образуют проную оболочку,препятствующую слипанию к.ч 3)В результате адсорбции гидрофобные концы прикрепляются к мицелле и гидрофильные образуют лиофильную оболочку, которая повышает растворимость, а следовательно придает устойчивость. Значение:1)Белки крови защищают капельки жира2)Используют при получении устойчивых лиофобных золей. |