Понятие о степени дисперсности. Удельная поверхность фазы.

для характеристики раздробленности дисперсной фазы советский физико-химик А.В.Думанский ввел понятие степень дисперсности σ, которая измеряется величиной, обратной среднему диаметру, или для несферических частиц величиной, обратной среднему эквивалентному диаметру d (м^-1):

σ=1/d

Классификация дисперсных систем по степени дисперсности.

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

• Коллоидно-дисперсные (10^-7-10^-9м). Относительно устойчивы

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

 

Сравнительная характеристика дисперсных систем с различной степенью дисперсности.

Грубодисперсные: размер частицы дисперсной фазы >10^-7м. степень дисперсности <10⁷. Коллоидно-дисперсные системы: размер частицы дисперсной фазы 10^-7-10^-9. Степень дисперсности 10⁷-10⁹.

 

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию фаз. Примеры.

Газ(воздух, туман, пыль), жидкость(пена, эмульсия), ТВ тело(пенопласт, сплавы).

 

Классификация систем по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой.

дисперсная фаза + дисперсионная среда= пример.

Газ+газ=воздуз

Газ+жидкость=пар

Газ+ТВ=пыль

Жидкость+газ=пена

Жидкость+жид=эмульсия

Жидкость+ТВ=суспензии

ТВ+газ=ТВ пена

ТВ+ж=ТВ эмульсия

ТВ+ТВ=сплав

 

Условия получения веществ в коллоидном состоянии

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

Дисперсионные методы получения коллоидных систем.

Дисперсионные методы – дробление вещества до коллоидной степени дисперсности:

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

• Ультразвуковые – диспергирование частиц под действием сжатий и расширений

Получение коллоидных растворов методом физической конденсации.

Конденсационные методы – укрупнение молекул и ионов до размеров коллоидных частиц. Основой физической конденсации явл физическое воздействие. Для получения золя исп метод замены р-ля. Вначале готовят истинный раствор в-ва в летучем р-ле и добавляют к жидкости, в кот в-во нерастворимо. Летучий р-ль удаляют нагреванием. В рез-те происходит резкое понижение р-ти. М. в-ва конденсируются в частицы коллоидных размеров и образ коллоидный р-р.

 

Методы химической конденсации в получении коллоидных растворов.

Окисление

2H₂S + O₂ = 2H₂O + 2S

• Восстановление

Ag₂O + H₂ = 2Ag⁰ + H₂O

• Реакции обмена

BaCl₂ + K₂SO₄ = BaSO₄ + 2KCl

• Гидролиз

FeCl₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃ + 3HCl

Fe(OH)₃ + HCl = FeOCl + 2H₂O

FeOCl =FeO⁺ + Cl^-

• Нейтрализация

Ca(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2H₂O

• 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

 

Получение коллоидных растворов пептизацией.

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

 

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

 

Сущность диализа, электродиализа.

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

 

454) Особенности и применение компенсационного диализа,вивидиализа. Компенсационный диализ применяют, когда необходимо освободить к/р-р лишь от части низкомолекулярных примесей. В диализаторе р-ль зам р-ры Нмс, которые необходимо остановить в к/р-ре. На принципе вивидиализа основано действие искусственной почки. Диализирующий р-р содержит в одинаковых с кровью концентрациях в-ва, кот необходимо сохранить в крови.

 

Сущность и цели ультрафильтрации дисперсных систем.

Ультрафитрация прим для очистки систем, содержащих частицы коллоидных размеров. В основе метода лежит продавливание разделяемой смеси через фильтры с порами, пропускающими только молекулы и ионы низкомолекулярных в-в.

 

Седиментация. От каких факторов зависит скорость седиментации частиц дисперсных систем?

седиментация это оседание частиц дисперсной фазы под действием различных сил. Зависит от радиуса частицы, разности плотностей дисперсной фазы и среды, вязкости. Определение скорости оседания положено в основу седиментационного анализа, опред размер частиц и их фракционный состав. Седиментация исп для качественной оценки функционального состояния эритроцитов.

 

Седиментационный анализ.Сущность и назначение ультрацентрифугирования дисперсных систем.

сед анализ прим для:

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

• Определение молекулярного веса полимерных материалов, белков, нуклеиновых кислот

• Качественная оценка функционального состояния эритроцитов. СОЭ значительно меняется при различных заболеваниях

 

Броуновское движение. Факторы, влияющие на его интенсивность.

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

 

Уравнение Эйнштейна-Смолуховского для броуновского движения.

Описывает броуновское движение

∆х = 2Дτ

τ – время

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

Д – коэффициент диффузии

Диффузия в коллоидных системах. Скорость диффузии.

∆m=-Д*(∆С/∆Х)*∆τ 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)

 

Характеристика осмотического давления коллоидных систем.

Осмотическое давление коллоидных растворов подчиняется закону Вант-Гоффа

π_осм = К_Б · С_V · T

С_V – частичная концентрация. C_v=m_дф/m_ч*V

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

Светорассеяние в дисперсных системах. Уравнение Рэлея, анализ уравнения.

Закон Релея

 

I = I₀ · K*(С · V²)/ λ⁴

 

 

I₀ – интенсивность падающего света

K – константа, зависящая от природы вещества

С – частичная концентрация

V – объем частицы

λ – длина волн видимого света

 

Опалесценция. Эффект Фарадея-Тиндаля.

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

• Дихроизм

Зависит:

• 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

Факторы, влияющие на окраску золей.

на окраску золей влияют длина волны падающего света, поглощение света, частичная концентрация, радиус частиц, вязкость.

 

Сущность ультрамикроскопии. Применение ультрамикроскопи для изучения свойств дисперсных систем.

ультрамикроскопия:

• Определение массы и объема коллоидной частицы

• Исследование сыворотки и плазмы крови

• Исследование инъекционных растворов

• Определение чистоты воды и других сред

• Форма частиц

 

Прямые электрокинетические явления: электрофорез и электроосмос (сущность явлений).

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

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