Приведите реакцию получения золя сульфида кадмия. Запишите формулу полученной мицеллы. Укажите составные части мицеллы и поясните, как они согласуются со строением двойного электрического слоя.

Na₂S+ Сd(NO₃)₂=CdS↓+2NaNO₃ если Cd(NO)₃ в избытке, то частица будет заряжена положительно, строение мицеллы может быть представлено {[m CdS] nCd²⁺(2n-x) NO₃^-}xNO₃^-, стабилизатор ионы Cd²⁺

если Na₂S в избытке, то частица заряжена отрицательно, строение мицеллы может быть представлено

{[m CdS] nS^2- (2n-x) Na⁺ } xNa⁺ стабилизатор – ионы S^2-

(1) (2) (3) (4)

 

агрегат адсорбционный диффузный

слой слой

агрегат(1)- мельчайший кристаллик, состоящий из некоторого количества молекул нерастворимого в дисперсионной среде вещества; ядро- квлючает агрегат(1) и потенциалопределяющие ионы(2), входящие в адсорбционный слой (ионы стабилизатора); частица – включает ядро и противоионы (3) адсорбционного слоя; мицелла - включает частицу и противоионы (4) диффузного слоя. Предсказать возможные варианты формул мицеллы можно на основе представлений об образовании на поверхности агрегата ДЭС по модели Гельмголца-Гуи-Штерна. Плотная часть ДЭС является с одной стороны, адсорбционным слоем, с другой- слоем ионов, сообщающих заряд поверхности коллоидной частицы. Адсорбцию ионов на кристаллических поверхностях можно прогнозировать с помощью правила Панета-Пескова-Фаянса. На поверхности кристаллического агрегата энергично адсорбируются из окружающего раствора ионы, способные достраивать кристаллическую решетку или образовывать с противоположно заряженными ионами крист. поверхности малораств. соед.,т.е. ионы одинаковые или изоморфные с ионами, находящимися на поверхности кристалла.В соответствии с ДЭС адсорбционный слой образуют сольватированные или частично десольватированные ионы, а диффузный слой Гуи – сольватированные ионы конечных размеров. В связи с этим в формулу мицеллы иногда включают воду.

Поверхностные явления как результат межфазного взаимодействия. Классификация поверхностных явлений: адсорбция, абсорбция, капиллярная конденсация, адгезия, когезия, смачивание поверхностей. Поверхностное натяжение.

Среди поверхностных явлений выделяют: фазовые переходы, на границе раздела фаз; контактные взаимодействия; сорбцию; смачивание.

Фазовые переходы возникают при изменении термодинамических условий существования системы. Процесс заключается в переходе вещества из одной фазы в другую. Поскольку любая фаза ограничена некоторой поверхностью, фазовый переход протекает на границе раздела фаз. Стержневой характеристикой фазового перехода является температура, при которой он происходит. Значение температуры фазового перехода зависит от степени дисперсности частиц дисперсной фазы. Для сферических частиц температура фазового перехода можно оценить:

где Т_∞ и Т_д- температуры фазового перехода недиспергированного и диспергированного веществ соответственно; Vм- мольный объем; ∆Н_ф.п. –тепловой эффект фазового перехода; r- радиус частиц дисперсной фазы. К контактным взаимодействиям относят адгезию(прилипание), когезию, и аутогезию. Адгезия – сцепление приведенных в контакт разнородных тел(фаз). Одна из фаз,адгезив, представляет собой клеящее вещество (в основном в жидком состоянии),другая, субстрат, это тело(ж или т), на поверхность которого наносят адгезив. Причиной адгезии м/б как межмолекулярное взаимодействие так и образование химических связей. Когезия определяет связь между частицами (молекулами, атомами, ионами)внутри тела в пределах одной фазы. Причиной когезии явл-ся межмолек. взаимод-е внутри однородного тела. Поэтому когезия- это мера прочности тела, его способности противостоять разрыву. Аутогезия характеризует взаимодействие отдельных твердых частиц. На практике аутогезия проявляется при контакте между частицами сыпучих материалов (сахар-песок, мука и др.), вызывая их комкование. Сорбция заключается в самопроизвольном поглощении одного вещества(сорбтива) другим веществом (сорбентом). Она включает след. явления: абсорбцию (объемное концентрирование), адсорбцию (перераспределение компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой или поверхностное концентрирование), капиллярную конденсацию (сжижение паров в порах сорбента); смачивание – поверхностное явление, близкое по характеристикам к адгезии, оно проявляется в самопроизвольном взаимодействии смачивающей жидкости с поверхностью тв. тела или другой жидкости. Объединяющими признаками названных явлений явл-ся то, что они происходят на межфазных поверхностях, обладающих значительной избыточной энергией, которая при опр. усл-ях может доминировать в изменении энергии в целом. Это положение становится очевидным при анализе осн. ур-я термодинамики, записанного для изменения энергии Гиббса для гетерогенных процессов (с учетом вкладов разл. видов энергии):

dG = -SdT + Vdp + σds + Σμ_idn_i + φdq,где G-энергия Гиббса, S-энтропия, T-температура, V-объем, p-давление, σ-поверхностное натяжение,s-площадь,μ_i-химический потенциал компонента i, n_i –число молей компонента i, φ-электрический потенциал, q-количество электричества. Составляющие этого ур-я σds-пов-я энергия, Σμ_idn_i –массовая энергия определяют величину свободной энергии в целом ты другими учеными (Л.Д.ии в дисперсных системах.ких явлений в дисперсных системах. важность, а значит, и характер процесса, который можно оценить, исходя из принципа термодинамики: «любой процесс протекает самопроизвольно, если уменьшается полная энергия системы» Поэтому поверхностные явления, устойчивость или разрушение зависят от соотношений этих видов энергии.

Поверхностное натяжение -термодинамическая характеристика поверхности раздела фаз, определяемая как работа обратимогог изотермического образования единицы площади поверхности раздела фаз. σ = W/s, где σ – коэффициент пов-го натяжения, W –работа, затрачиваемая на образование (разрушение) поверхности, s – площадь поверхности раздела фаз. Поверхностное натяжение можно выразить как частную производную от любой термодинамической функции по площади межфазной границы при постоянных термодин-х параметрах, опред-х условия процесса. Для чистой жидкости σ=(ΔG)/(Δs). Эта формула раскрывает физ. смысл пов-го натяжения, которое прдставляется как энергия образования единицы поверхности тела, состоящего из чистого вещества.