1 Процессы жизнедеят-ти обусловлены накоплением солн энергии в белках, жирах, углеводах с дальнейш их превращен-м в орг-ме с выделен-м энергии! Система


Адсорбция-самопроизв изменен-е кнценр-ии растврен-го вещ-ва на границе раздела фаз!измер-ся моль/см2,г/г,моль/м2Изотерма Адсорб-и-



страница3/3
Дата01.08.2016
Размер0.64 Mb.
1   2   3

Адсорбция-самопроизв изменен-е кнценр-ии растврен-го вещ-ва на границе раздела фаз!измер-ся моль/см2,г/г,моль/м2Изотерма Адсорб-и-зависимость Адсорб от равновесн концентр-и растворе-го вещ-ва при пост темпер!на границе жидкость-газ А вычисл-т с пом УРАВНЕНИЯ ГИББС(выведено на осн 2-го начала термод):Г=-(dсигма/dc)*(c/RT), где Г-кол-во адсорб-го вещ-ва, моль/м2; c-моляр конценр-я раств-го вещ-ва,моль/дм3; R-газ постянная=8, 32 Дж/(моль*К); –(do/dc)-поверхностная актив-ть!, т.е чоб найти А, надо знать поверхност акти-ть при данной концентр и темпер!:Большая конц-А предельного значения, выше темпер-меньше А! Для описания Изотерм исп-ют изотермы Ф и Л!Ф: А=Кфс(n), Кф-константа, равная Адсор-и при равновесн концентр-и, равной 1; n-константа, опред-ая кривизну изотермыА(от 0,1 до 0, 6)-применимо при средн знач-ях равновес концентр-й, ля нахожден-я его приводят к урав-ю прямой:lgГ= lgКф+ nlgс!Л:А=Абесконеч*(с/альфа+с), где Абескон-константа, равная предельн Адсорб при относително больш равновес концентрациях, альфа- это константа=отношение конст скорости десорбции конст скорости адсорбции, она численно совпад с равновес конц-ей! Уравнение Л описывает ход изотермы при всех возм значениях равновес концентраций растворен вещ-ва!При мал конц, ур-е: А=(Абескон/алфа)*с! При больш конц, когда с> или =алфа:А=Абескон!

33

Адсорбция(Г)самопроизв изменение концентрации раствор-ого вещ-ва на границе раздела фаз, измеряется в моль/см(2) или моль\м(2). В рас-рах сильн электролитов растворенное вещ-во нах в полностью ионизированном состоянии, поэтому их А имеет ряд особенностей!основными факторами, влияющими на специфичность А сильных электролитов явл. знак заряда поверхности адсорбента, величина и знак заряда иона, его радиус и степень сольватации! На положительно заряж поверхности адсорбента адсорбируются АНИОНЫ, на отрицательно заряженных – КАТИОНЫ!



Адсорбционная способность ионов возрастает с увеличением их заряда. Кроме того, адсорбционная способность больше у тех ионов, радиус которых в сольватированном состоянии меньше. С соответствии с этим правилом, ионы по их адсорбционной способности располагаются в опред последовательности, кот наз-ся ЛИОТРОПНЫЕ РЯДЫ!Cs(+)>Rb(+)>NH4(+)>K(+)>Na(+)>LI(+) (уменьшение адсорбции, уменьшение радиуса иона, пм) NO3(-)>I(-)>Br(-)>CL(-)>F(-)-(257, 216, 195, 181, 136)

Есть 3 вида адсорбции: эквивалентная, избирательная и обменная! ЭА встречается редко, характеризуется тем, что катионы и анионы адсорбируются на поверхности адсорбента в эквивалентных кол-вах. ИА -подчиняется правилу амер. физико-химика К.Фаянса:на поверхности адсорбента преимущественно адсорбируются те ионы, кот. могут достраивать кристалическую решетку этого адсорбента!пример-зарядка поверхности кристалического осадка серебра иодида. Ионнообменная А –процесс,в котором адсорбент и раствор обмениваются одноименно заряженными ионами в эквивалентных кол-вах. Например: RM1+M2(+)(еще обратная стрелка) RM2+M1(+), где RM1-адсорбенты, содержащие катион M1и способные к обмену с катионом М2 в растворе.получили название ионитов-твердые природные или синт вещ-ва, практически нерастворимые в воде!ИОННЫЙ ОБМЕН-процесс обратимый, что дает возможность регенирировать иониты(промыв кислотой и щелочью).



Х.А – между адсорбантом и адсорбентом протекает реакция, образ. хим связи и образ новое соединение. Хемосорбция необратима, а физич. обратима. Теплота хим адсорбции >> физч ад.Е активации физич адсор =0. С повышением температуры физич адсор уменьшается, а хим-увеличивается!Хромотография - динамич метод анализа, основан на многократно повторяющ-ся прцесах сорбции и десорбции! Выделяют 2 фазы: неподвижная-адсорбент, подвижная – которая фильтруется ч\з неподвижную фазу вместе с разделяемыми вещ-вами! Её используют в анализе крови на алког, и наркотики!

34

Дисперсной наз сиситему, состоящ-ю из дисперсной фазы-совокупности раздробленных частиц и непрерывной дисперсионой среды, в кот-ой эти частицы нах-ся во взвешенном состоянии. Количественно системы характ-ют: 1) наимен размер(а,r-сферич и кубич тела, нить капилляра), 2) дисперсность Д=1/а=1/r, 3) удельная поверхность-S=Sудел1\V1.Для хар-ки раздроблен-ти дисперсн фазы Думанский ввел понятие степень дисперсности сигма=1:d или d(-1) для несферических частиц, где д-средни диаметр!

ДС различ-т по 1) степени диспер-ти а) коллоидные-кровь, слюна(а=10(-9)-10(-7)м или высоко диспес-ые, б) истинный раствор, а<10(-9)м, в) грубодисперсные(аэрозоль, пена)-а>10(-7)м до 10(-3)м 2)по агрегатному состоянию фаз

Ф

с

О

н

П

Г

Г

-

И

В

Г

Ж

Г

П

П

Г

Т

Г

П

А

Ж

Г

Ж

А

К

Ж

Ж

Ж

Э

М

Ж

Т

Ж

К

З

Т

Г

Т

А

Д

Т

Ж

Т

С

С

Т

Т

Т

К

м

Методы получ-я ДС 1) диспергирование(измельчение крупн до мек частиц с пом ультразвука, электролитов)!2)Конденсация-атомы и молеклы объедин-ся в агрегаты, 2 типа:а) хим(хим реакция с образовам малораств-ых вещ-в),б) физич(напр, электролиз)!

35

Коллоидные частицы представляют собой образования со сложной структурой – мицеллы. М состоит из электорнейтрального агрегата и ионогенной части. Масса М сосредоточена в агрегате, кот состоит из множества атомов и молекул. Агрегат может иметь как аморфное так и кристалл-ое строение. Ионогенная часть М делиться на адсорбционный и диффузные слои. В рез-те избирательной адсорбции ионов или ионизации поверхностных молукул, агрегат приобретает заряд. Ионы, определяющие заряд агрегата, наз-ся потенциалопределяющими, и агрегат с этими потенциалопределяющими ионами образуют ядро! С заряженной поверхностью ядра связано некоторое кол-во ионов противоположного знака – противоионы. Потенциалопределяющие ионы и противоионы образуют адсорбционный слой. А агрегат с адсорбциооным слоем называют гранулой. Заряд гранулы равен сумме зарядов противо- и потенциалопределяющих ионов. Напр: золь AgCl, стабилизатор AgNO3: {m AgCl*nAg(+)*(n-x)NO3(-)}x(+)*xNO3(-) частица +,золь AgCl,стабилиз NaCl(избыток){mAgCl*nCl(n-x)Na(+)}(x+)*xNO3(-)слюна- кол. сист. сост. из мицелл фосфата кальция {mCa(PO4)(2)*nHPO4(2-)*(n-x)Ca(2+)}xCa(2+)Конц. Фосфата в слюне в 2 раза выше.,чем концентр кальция

36

Дисперсной наз сис-му, состоящ-ую из дисперсной фазы-совокупности раздроб частиц и непрерывной дисперсионной среды, к кот эти частицы нах-ся во взвешен сост-нии! Для полученя ДС надо:1) достичь коллоидной степени Дис-ти, 2) подобрать дисперсионную среду, в кот вещ-во дисперсной фазы не растворимо 3) подобрать стабилизатор, кот дает устойчивость сис-ме (в кач-ве стабил-ра испол-ся белки, полисахариды и т.п.)Образовывать кол рас-ры в воде могут металлы, кислота, соли…

По способу достижения колоид степени разли-ют методы:ДИСПЕРГАЦИОННЫЕ(путем дробления более круп частиц) и КОНДЕНСАЦИОННЫЕ(путем объедин-я атомов, молекул, ионов)Диспер методы:а) механ дробление-с пом шар-х и коллоидн мельниц в присутствии жидк дисперсии-ой среды и стабилиз-ра б)измельчение ультразвуком в) электрич диспергирование-для получения золей метал-ов г)химич дисперг-ние –химич воздействие на осадок.Конденсационные мет-ы:а) физич конденсация-метод замены растворителя, б)хим К- испл-ся люб реакции, в рез-те кот образ-ся труднораств соед-я.(напр, гидролиз FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(т)+3HCl, окисление 2H2S(p)+O2=2S(т)+2H2O, обмен agNO3+Kl=Agl(т)+KNO3, …)Методы очистки:диализ, электродиализ, фильтрация, ультрафил-ция. ДИАЛИЗ-удаление с пом мембран низкомолекул соед-нийиз коллоид раств-ов и ВМС, т.к. мембраны пропуск малые частицы и задерж коллоид час-цы. ЭЛЕКТРОДИАЛИЗ-исп-ют для увелич-я скорости диализа низкомолекух электролитов (в диализаторе пост электр поле). ФИЛЬТРАЦИЯ-исп-ся для очистки от примесей (кол частицы проходят ч/з поры обычн фильтров, а более круп частицы задер-ся!УЛЬТРАФ-Я- продавливание разделяемой смеси ч/з фильтрыс порами, кот пропуск-т только молекулы низкомолек вещ-в!Есть КОМПЕНСАЦИОННЫЙ ДИАЛИЗ-примен-т когда надо освободить р-р лищь от части низкомолек примесей!раст-ль заменяют раст-мо низкомол вещ-в!

37

Мол-кин св-вами наз-ся св-ва, обусловленные хаотическим тепловым движе-ем частиц.различия м/у м-к св-вами истин и коллоид рас-ров носят только количеств хар-р!БРОУН ДВИЖ: хаотич Теплов движ-е частиц дисперс фазы под действием ударов молеукл дисперсион среды! Присуще для частиц >10(-6)мМера Броун движ-я :среднее квадратичное проекции смещения частицы- dX=квадр корень из kбtT/3Пrn(с хвост), где k-константа Больцмана, 1.38 Дж/К, t-время,с; T-темпео,К; r-радиус частицы,м; n с хвост-вязкость,Н*с/м(2).-это уравн-е Эйнштейна! Диффузия:-самопроизвол выравнивание концентраций вещ-ва во всез точках системы! описывается законом Фика:скорость диффузии прямопропорц-а площади поверх-ти, ч/з кот-ую проходит вещ-во, и градиенту его концентрации:dm/dt=-Ds*dc/dx, где dm-масса вещ-ва, прошедш-го за время dt(с) ч/з поверх-ть площадью s(см2), D-коф диффузии,м2\с; dc/dx-градиент концентр-ии, кг*м(-4). Коф Диф прямо пропорц-ен абсол темпер и обратно пропорц радиусу частицы и вязкости среды!Осм.Давлен: подчин-ся закону ВАНТ-ГОФФА :Посм=kбcvT, где cv-частичн концентр-я,м(3); T-темпер, К!или Посм=3mдф*kбT/4ПVr(3)p, где r-ракдиус частиц, p-плотность дисперсн фазы, V-объем системы, mдф-масса дисперсн фазы!Седиментац.Равновес:СЕДИМЕНТАЦИЯ-оседание частиц дисперсн фазы под действ-м сил разн природы(гравитац, электрич)!Оседание происх-ит с пост скоростью, когда сила тяж-ти =силе трен, отсюда скорость оседания: u=(r(2)/n)*(p-po)g, где r-радиус частицы, p-плотностб дисперс фазы, po-плотность дисперсион среды, g –ускорен силы тяж-ти!



38

Диспер сис-мы-гетероген системы с больш поверх-тью раздела фаз. Состоят из дисперс среды(растворитеь) и дисперс фазы(раздробл вещ-во)! Оптич св-ва меня-ся в завист-ти от соотнош-я м/у диаметром 2r частиц дисперс фазы и длинной волны лямбда. Если 2r значит-но >лямбды, то происх-т отражение, преломление и поглащ-е света(поэтому грубодисперс сис-мы мутные)!Если 2r-~лямбде падающего света, то дифракцион-е рассеяние света, когда кажд частица –источник вторич-го света. Наблюдают ОПАЛЕСЦЕНЦИЮ-различие окраски коллоидов в проходящем и рассеянном свете. Интенс-ть светорассеяния (Рэлей):I=Io*k*p*(cv*r(6):лямбду в 4степени), где I, Io-интен-ть рассеян и пад света, Вт/м(2), k-константа Релея,м(3), cv-частич концентрация золя(м-3), лямбда-длина волны пад света(м), r-радиус частицы(м)! УЛЬТРАМИКРОСКОПИЯ-определ-ние размера коллоид частиц по числу светящ-ся частиц (N) в наблюд-мом объеме рас-ра(Vp-p)!r=куб корень из 3w8Vp-p/ 4ПиpCv!Поглащ света коллоидами проис-т по закону БУГЕРА-ЛАМБЕРТА-БЕРА:D=ln(Io/Iпр)=оптич плотность.Электрокин св-ва(Рейс)!перемещение дисперс фазы или дисперс среды под действием внеш электр поля или разности потенциалов при перемещ-и дисперсной и диспесион срды др относ др наз-ся ЭК явлениями!Св-ва:1)ЭЛЕКТРОФОРЕЗ:движение частиц дисперс фазы в пост эл поле к противополож электроду.2)ЭЛЕКТРООСМОС- движение частиц дисперсион среды в пост эл поле к противополож электроду.По скорости этих процессов опред-т заряд частиц. Потенциал течения возникает при механ продавливании жид-ти ч/з порист перегародку. Потенциал седементации-при осаждении дисперсных частиц!Причина этих явл-ий-наличие заряда у коллоид частиц и их среды!

39

К- это потеря коллоид сис-мами агрегативной устойчивости! Она вызывается мех воздейс-м, измен темпер-ры, добавл электрол-ов, диализом и т.п.) Процесс К дел-ся на 2 стадии: СКРЫТАЯ-стадия, при кот-ой не наблюд-ся внешн изменения золя! О ней сдят по измен-ю осм давления, скорость диффузии, интенсив-ть Броун движ-я…ЯВНАЯ К- такой прцесс, кот можно увидеть невооруж взглядом; о ней судят по измен-ю цвета, выпад-ю осадка и т.п. Процесс К нач-ся при достиж-и опред концентрации электр-ов! Миним конц электролитов, при кот-ой нач-ся К, наз-ся ПОРОГОМ К! Сп=Соэ*Vэ/(Vэ +Vзоля), где Соэ –исход моляр конц электролита, Vэ-его объем! Величина обратная ПК –сп, наз-ся КОАГУЛИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЬЮ! Vkc=1/cп! К подчин-ся правилу ШУЛЬЦЕ-ГАРДИ: коагулирующая способ-ть электролита возраст с увеличением заряда коагулир-го иона, а коагулирующим действием обладает ион, заряженный противоположно грануле! Сейчас есть отклонения от правила Ш-Г: на порог К влияет не только заряд; еще радиус коагулирующ иона и природа иона!Коллоид рас-ры+электролиты с многозарядн ионами=ЧЕРЕДОВАНИЕ ЗОН КОАГУЛЯЦИИ(сначала явная коагул, потом частицы осадка опять переход в золь).(При этом наблюд различ закономер-ти: вычитание, сумирование и усиление коагул действия) ПРИВЫКАНИЕ-повыш устойчивость золя к коагулир действию электрол-а при уменьшении скорости его поступления. Взаим К- образование осадка при смешивании 2 коллоид рас-ров с разноименн заряж частицами. К. в этом случае происх-ит если сумарн заряд частиц одного золя нейтрализ-т ссумарн заряд другого!

40

Коллоид ПАВ(полуколлоиды)-вещ-ва, кот в завис-ти от концентрац образ-т истин рас-ры, коллоидн рас-ры или гели! Они содержат 10-22 атома углерода в гидрофобн части (----0) и сильно полярн группу( СООН, NH2)



Критич Конц мицелообразв-я: концентрац ПАВ при кот-ой нач-т происх образов-е мицелл. При ККМ все св-ва рас-ров изменяются скачкообразно. Значение ККМ завис от природы коллоидн ПАВ, темпер и примесей посторон вещ-ей!Напр: ниже темпер-ниже ККМ! Важн св-во коллоидн ПАВ- СОЛЮБИЛИЗАЦИЯ- самопроизв переход нераствор или малораствор низкомолек соединений в водн фазу в присутств коллоидн рас-ров! растворение неполярн вещ-в в рас-рах ПАВ с концентрац >ККМ, это явл-ся основанием их использ-я в кач-ве моющ средв-в, пенообразователей! Липосомы: сферич мицеллы, кот образ-ся в сис-ме вода-фосфолипиды при встряхив-и! Это модель биолог мембран, они исполь-ся для достваки лекарств к органам или внутрь клеток+ можно изучать приницаемость мембран и влияние на неё разл факторов!

41

ВМС-вещ-ва, молекулы кот состоят из очень большого числа (>10(3)) химически связанных атомов. Повтряющаяся структурная единица ВМС-мономерное звено, кот повторяется n –раз.ВМС могут нах-ся в крист,аморфн.,жидк виде. Есть 2 класса ВМС по типу мономерных звеньев: полимеры(получаются по реакции полимеризации; пример:полиэтилен, каучук) и прочие ВМС(получаются по реакции поликонденсации; пример: белки, полиамиды, полисахариды. Растворы ВМС быв по структуре: линейные(желатин,каучук(,разветвл(крахмал),лестничные(целлюлоза),сетчатые(трехмерные полимеры)Свой-ва полимеров имен-ся при добаве низкомолек соединений;1) Пластификация- повышение пластичности П при небольшом кол-ве НМС.!R=k*корень из M 2)Набухание-процес проникновения растворителя в полимерное вещество,сопровождаемый увеличением объема и массы образца. (молекулы НМС обладают большей подвижностю и при набухании проник внутрь, раздвигая цепи, увеличивая объем) Количественно Н измер-ся степенью набухания &м=м-м0:м0 или &v=V-Vo:Vo,где м0-нач масса,V-объем набух образца. При Н изменяются ЭНТАЛЬПИЯ(незначительно) и ЭНТРОПИЯ(dGнабух.=dG1,2=dG2,3) dG набухания отрицательна(dG2,3=-TdS2,3<0) и в соответствии со 2-ым началом термодин-ки набух-е ВМС-самопроизвольный процесс! Степ.Н. зависит от а)жесткости полимер.цепей,у жестких полимеров с больш числом попереч связей м/у цепями степ.Н. невелика; б)от его природы и природы растворителя( П набухает лучше в растворителе, молекул взаимодействия кот-го с макромалекулами велики; в) присутствия электролитов, рН среды, температуры!3)Вязкость(внутренне трение)-мера сопротивления среды движению. Её характеризует кофф-ом вязкости-n. Ели обозначить Коф вяз-ти растворителя ч\з n0, а коф вяз-ти раствора ВМС ч\з nр-р, то их отношение nр-р/n0 будет равно отношению времен t\t0 истечения через капилляр и называться 1)относительной вязкостью.2) удельная nуд.=n-n0/n0=nотн-1 и 3)приведенная В(n пр=n уд\с-где с-концентр ВМС в растворе! 4)Характеристическая В nпр=[n]+bc связана с молярной массой П формулой Ш-[n]=KM(&), где К-коф пропорциональности. Опред-ся экспериментом, &-показатель степени, кот измен-ся в пределах 1\2<&<1(меньше-равно, больше равно).Из формулы следует, что вязкое течение П-ов связано с конформацией молекулярных цепей и их жесткостью!



Осмотическое давление теоретически определ-ся уравнением Вант-Гоффа(п=cRT, где с-концетр. раствора).Галлер предложил п=(RT:M)c+ бета*с(2), где с-концетрац раствора, М-молярная масса, бета-коф, учитывающий гибкость и форму макромалекулы в растворе. Увеличение подвижных единиц в растворе учитывается дополнит-ым слагаемым бета *с(2). При небльш концентрациях значение этого слагаемого невелико и урав-е Геллера переходит в Ур ванта-Гоффа!Осмотический метод наиб чувствителен при определении моляр массыПолимеров! Онкотическое давление-част осмотич давления крови, создаваемое белками.

42

Р-ры ВМС более устойчивы к коагуляции по действием электролитов,чем гидрофобные золи,поэтому они адсорбирсяв р-ре на коллоидных частицах ,образ защитные пленки и защитну от коагуляции-коллоидная защита.Защитное действие р-ров ВМС зависит от природы ВМС и от природы золя.Количеств.мерой ВМС явл.1)золотое число=масса ВМС в млгр,достаточное чтоб воспрепятствовать перемене красного цв. В фиолет у 10 мл гидрозоля золота от коагулир действия 1 мл р-ра NaCl с конц 100г\л 2)Рубиновое число-масса ВМС в мг,защищ 10 мл р-ра красителя Конго красного с С=0,1 г\лот коагуляции под действием 1 мл 10% Nacl 3)Железное число-масса ВМС ,достаточная для защиты 10 мл золя Fe(OH)3 от коагуляции 1 мл 0,025 М р-раNaSO4Нарушение уст-ти р-ров ВМс:Высаливание-выделение ВМС из р-ров при введении ионов,неэлектролитов. Р-рЖелатина+этанолвысаливание.Коацервация-образование новой фазы,обогащенной полимером в виде капель или отдельного слоя,она вызывается изменением температуры или состава р-ра и обусловлена понижением взаимной растворимости компонентов р-ра.Исп-ся при микрокапсулировании лекарств



43

ВМС- высокомолекул сое-я, макромалекулы, содерж более тыс атомов! Гель (студень)-коллоидн сис-мы, кот потер текучесть в рез-те возникн-я в них внутр структур(тесто, мармелад, глины). Процесс образов-я-застудневание, гелеобразов-е, зависит от прир ВМС и темпер! СВ-ВА:Синерезис-постеп сжатие полимер сетки и выделен жид фазы,сопровожд уплотнен пространств-й структ-й сетки и уменьш объма студня. Тиксотропия-восстановл-е струк-ры студня во времени после её мех разруш-я! Колеб реакции- хар-ся колебаниями концентраций реагентов или промежут соединений и скоростей преващения! Они –основа образов-я камней в орг-ме , генерации биоритмов!Коацервация- образ-ие нов жидк фазы, обагащ-ой полимером в виде капель или отдельн слоя, она вызыв измен темпер или состава рас-ра! Происх-ит и-за взаимн расств-ти компон-ов рас-ра!
Каталог: BOH


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница