Методические указания по темам курса



Дата24.04.2016
өлшемі52.6 Kb.
түріМетодические указания
Методические указания к изучению дисциплины «Коллоидная химия»
для студентов специальностей 5В072000 - Химическая технология неорганических веществ, 5В072100 - Химическая технология органических веществ
Методические указания по темам курса

  1. Введение

Для уяснения содержания науки коллоидная химия и представления объектов ее исследования студенту необходимо уяснить понятия «Коллоидная система», являющегося аналогом понятия «Дисперсная система».

Основные свойства типичной коллоидной системы - это ее гетерогенность и высокая дисперсность. Мельчайшими частицами образования -мицеллы (агрегаты из множества молекул). Эти частицы могут быть капельками жидкости или маленькими кристаллами вещества или пузырьками газа находящимися в разных средах и образующими с ней поверхность раздела фаз. Любая поверхность раздела фаз обладает свободной поверхностной энергией, так как межмолекулярные силы сцепления в пограничных фазах неодинаковы. Для высокодисперсных систем

свободная поверхностная энергия очень велика – характерное свойство дисперсных систем, проявляющееся в большинстве коллоидно-химических явлений.

Коллоидная химия - это наука о свойствах гетерогенных высокодисперсных систем и протекающих в них процессах. К процессам, происходящим на поверхности раздела фаз относятся: адсорбция, коагуляция (слипание частиц), гетерокоагуляция, образование пленок на поверхности раздела фаз, образование объемных структур и др.

Классификация дисперсных систем возможна по разным признакам: по размеру частиц, по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды, по характеру взаимодействия между дисперсной фазой и средой, взаимодействию между частицами (связнодисперсные и свободнодисперсные), по величине свободной межфазной энергии (на границе частица-среда: лиофобные и лиофильные). Знакомясь с ней по учебнику, обратите внимание на огромное разнообразие реальных дисперсных систем. Внешне различные системы, такие как порошки, туманы, пены, суспензии, эмульсии, золи, дымы объединены общими характерными признаками: все они гетерогенны, с большой удельной поверхностью дисперсной фазы и, соответственно с большим запасом свободной поверхностной энергии.

Растворы ВМС в плохих растворителях содержат макромолекулы, свернутые в компактные клубки, представляющие по существу отдельную фазу. Такие растворы относят к коллоидным системам.





  1. Адсорбция

Существует различать адсорбцию на следующих границах раздела фаз: газ/твердое тело, газ/жидкость, жидкость/твердое тело.

Адсорбент, Адсорбат, Адсорбтив

Количественно адсорбцию можно характеризовать с помощью изотермы, изостеры, изопикны:

Анализ изотермы: Г=f(C); Г=f(p) где Г- адсорбция;

С- равновесная концентрация;

р- равновесное давление.

I - при малых С и р зависимость Г- линейная

II - адсорбция идет эффективней десорбции

III- адсорбция не зависит от изменения С (р).
По механизму адсорбция бывает физическая и химическая ‌‌

Следует различать понятия абсолютной и избыточной адсорбции:

1. Абсолютная адсорбция (А) это количество адсорбата на единицу поверхности адсорбента.

А= υn/Sn= υnh/Sn=Cnh где υn- количество молей (1)

Sn- площадь

h- высота


2. Избыточная (гиббсовская) адсорбция (Г)

Это избыток вещества в поверхностном слое по сравнению с таким же по толщине слоем в объемной фазе

Г= ∆ υn/Sn=∆ υnh/Sn=(Cn-Cф)h= А-Сфh (2)

Сф- молярная концентрация вещества в объемной фазе.


Существует несколько теорий адсорбций:

I Теория мономолекулярной адсорбции Лэнгмюра



  • Адсорбция вызвана валентными силами.

  • Адсорбция предельная (Г), мономолекулярная (толщина адсорбционного слоя- 1 молекула)

  • Между адсорбирующимися молекулами отсутствует боковая когезия)

Необходимо знать вывод уравнения Лэнгмюра
Г= ГКр/(1+Кр) (3)
II Теория полимолекулярной адсорбции Поляни.

  • Адсорбция обусловлена физическими силами.

  • Адсорбция полимолекулярна.

  • Адсорбирующие силы исходят от всей поверхности адсорбента (образуя непрерывное силовое поле)

  • Строительство второго и третьего слоев может начаться при незаконченном первом.

III Теория БЭТ ( Брунауэр, Эммет, Теллер)

Хорошо описывает адсорбцию паров веществ на твердых гладких и пористых адсорбентах. По этой теории на активных стенках адсорбента при определенных условиях могут образоваться полимолекулярные слои. Количество адсорбируемого вещества рассчитывают по уравнению:


Г= Гκ(р/рs)/(1-р/рs)[1+р(κ -1)/рs] (4)
где р- равновесное давление пара в окружающем пространстве

рs-давление насыщенного пара

κ – константа


Устойчивость и коагуляция дисперсных систем.

Под устойчивостью дисперсной системы понимают ее способность сохранять во времени: а) средний размер частиц; б) их равномерное распределение в фазе.

Выделяют два типа неустойчивости:


  1. агрегативная- проявляется в агрегации ( коагуляции, коалисценции) частиц;

  2. седиментационная- постепенное оседание частиц под действием силы тяжести, что нарушает в итоге равномерность распределения частиц. Скорость сидементации больше скорости диффузии.

Факторы устойчивости дисперсных систем

  1. Электростатический фактор – наличие ДЭС на твердой поверхности позволяет частицам сохранять размеры.

  2. Адсорбционно- сольватный. Адсорбция ПАВ на поверхности частиц приводит к тому, что гидрофильные группы ориентируются к молекулам растворителя (Н2О) образуя в совокупности развитый адсорбционно-сольватный слой.



Эмульсии: особенности проблемы устойчивости. Тип эмульсии.

До сих пор, в основном, имелись в виду системы вида Т/Ж (золи, суспензии). Теперь пора рассмотреть устойчивость эмульсий. Здесь заслуживают внимания два дополнительных аспекта. Первый связан с тем, что эмульсии могут быть прямыми и обратными. Поэтому неустойчивость, например, прямой эмульсии может проявляться двумя способами- не только путем слияния капель (коалесценции), но и путем превращения в обратную эмульсию. Вторая особенность- наличие эмульгаторов- веществ, резко повышающих устойчивость эмульсий.

Обращаясь к первой особенности, обсудим вначале чисто технический, но практически важный вопрос о том, как определить тип эмульсии.

В частности, при смешивании масла с водой в присутствии эмульгатора образуется либо прямая (М/В- капли масла в воде), либо обратная (В/М- капли воды в масле) эмульсия.

Вот три простейших метода идентификации типа эмульсии:


  1. Микроскопия

  2. Смешивание

  3. Смачивание гладкой поверхности

.
Основная литература

1. Воюцкий С. С. «Курс коллоидной химии», 2 изд., М., 1975 г.

2. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. М.: Агар; 2003, 320 с.

3. Лабораторные работы по коллоидной химии под ред. Ю. Г. Фролова, М., МХТИ им. Менделеева. 1986 г. вып. 3, 216 с.

4. Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия. М., Гэотар-мед, 2002 г. 378с.

5. Фролов Ю. Г. «Курс коллоидной химии» М., Химия, 1982 г.


Дополнительная литература

6. Григоров О. Н., др. «Руководство к практическим работам по коллоидной химии» изд.Химия М–Л, 1964 г.

7.Омарова К. И., др.. «Метод. разработка к лабораторным работам по коллоидной химии: Алма-Ата, 1985 г.

8. Фридрихсберг Д. А. «Курс коллоидной химии» Л., Химия, 1974.



9. Щукин Е. Д., Перцев А. В., Амелина Е. А. «Коллоидная химия»

МГУ,1982 г.
Каталог: arm -> upload -> umk
umk -> Әдістемелік нұсқаудың титулдық парағы
umk -> Дәрістердің тірек конспектісі
umk -> Ф со пгу 18. 2/05 Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі
umk -> Пән бойынша оқыту бағдарламасының (Syllabus) титулдық парағы
umk -> БАҒдарламасы (Syllabus) pkya 2204 «Кәсіби қазақ тілі»
umk -> Бейнелеу өнерін оқыту әдістемесі» пәні бойынша 5В107000– «Бейнелеу өнері және сызу мамандығының студенттеріне арналған пәнді зерттеу әдістемесі арналған тапсырма
umk -> Лекционный комплекс
umk -> 1 Пәннің мақсаты мен міндеттері, және оқу үрдісінде алатын орны Пәннің мақсаты
umk -> ЖҰмыс бағдарламасы қазақ журналистикасының тарихы 5В050400 «Журналистика» мамандығының студенттеріне арналған Павлодар
umk -> Әдістемелік ұсыныстар мен нұсқаулардың; әдістемелік ұсыныстардың; әдістемелік нұсқаулардың титул парағы


Достарыңызбен бөлісу:


©netref.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет