Арганічная і физколлоидная хімія: апісанне, задачы і асаблівасці

Физколлоидная хімія - гэта навука, якая вывучае хімічны і фізічныя ўласцівасці паверхневых з'яў і дысперсных сістэм.

вызначэння

Физколлоидная хімія звязаная з дысперснымі сістэмамі. Пад імі прынята разумець такія станы, у якіх адно альбо больш рэчываў знаходзяцца ў диспергированном (раздробненасці) стане па масе другога рэчывы. Раздробненую фазу называюць дысперснай фазай. Дысперсійнай асяроддзем называюць сераду, у якой ў раздробленасьці выглядзе знаходзіцца дысперсная фаза.

Адсорбцыя і павярхоўныя з'явы

Физколлоидная хімія разглядае паверхневыя з'явы, якія працякаюць на паверхні падзелу дысперсных сістэм.

Сярод іх адзначым:

• змочванне;
• павярхоўнае нацяжэнне;
• адсорбцыю.

Физколлоидная хімія аналізуе важныя тэхнічныя працэсы, якія тычацца сцёкавых вод і ачысткі паветра, ўзбагачэння карысных выкапняў, зваркі металаў, афарбоўвання розных паверхняў, змазкі, чысткі паверхняў.

Павярхоўнае нацяжэнне

Арганічная і физколлоидная хімія тлумачаць з'явы, якія адбываюцца на паверхні падзелу фаз. Прааналізуем сістэму, якая складаецца з газу і вадкасці. На малекулу, якая знаходзіцца ўнутры сістэмы, дзейнічаюць сілы прыцягнення з боку бліжэйшых малекул. На малекулу, якая размяшчаецца на паверхні, таксама аказваюць дзеянне сілы, але яны не скампенсаваць.

Прычына ў тым, што ў газападобным стане адлегласці паміж малекуламі досыць вялікія, сілы практычна мінімальныя. Ўнутранае ціск спрабуе зацягнуць ўглыб малекулы вадкасці, у выніку адбываецца сціск.

Для стварэння новай паверхні падзелу фаз, да прыкладу, расцягу ў плёнку, неабходна здзейсніць працу супраць ўнутранага ціску. Паміж выдаткоўванай энергіяй і ўнутраным ціскам існуе прамая залежнасць. Энергію, засяроджвацца ў малекулах, размешчаных на паверхні, лічаць свабоднай павярхоўнай энергіяй.

асновы тэрмадынамікі

У асноўныя задачы физколлоидной хіміі ўваходзіць вылічэнне па тэрмадынамічных раўнаннях. У залежнасці ад разгляданай рэакцыі, можна вызначыць магчымасць яе самаадвольнага праходжання.

З-за няўстойлівасці тэрмадынамічных сістэм працякаюць працэсы, якія звязаны з узбуйненнем часціц, якое суправаджаецца зніжэннем паверхні падзелу фаз.

Прычыны змены тэрмадынамічнай стану

Якія фактары аказваюць ўздзеянне на велічыню павярхоўнага нацяжэння?

У першую чаргу важна вылучыць прыроду рэчываў. Велічыня павярхоўнага нацяжэння напрамую звязана з асаблівасцямі кандэнсаванай фазы. Пры павелічэнні палярнасці сувязі ў рэчыве адбываецца рост сілы нацяжэння.

На стан на мяжы падзелу фаз ўплывае і тэмпература. У выпадку яе павышэння памяншаюцца ў рэчыве сілы, якія дзейнічаюць паміж асобнымі часціцамі.

Канцэнтрацыя рэчываў, раствораных у аналізаванай вадкасці, таксама аказвае ўплыў на стан тэрмадынамічнай сістэмы.

Існуе дзве разнавіднасці рэчываў. Піўшы (павярхоўна-инактивные рэчывы) павышаюць велічыню нацяжэння раствора ў параўнанні з ідэальным растваральнікам. Такімі рэчывамі з'яўляюцца моцныя электраліты. ПАВ (павярхоўна-актыўныя рэчывы) паніжаюць велічыню нацяжэння на мяжы падзелу ў вобразе растворы. Пры павелічэнні гэтых рэчываў у растворы назіраецца іх канцэнтрацыя ў павярхоўным пласце раствора. Палярнымі арганічнымі злучэннямі з'яўляюцца кіслаты, спірты. Яны маюць у сваім складзе палярныя групы (амінакіс-, карбаксільных, гидроксо-), а таксама Непалярныя вуглевадароднай ланцуг.

асаблівасці сорбцыі

Физколлоидная хімія (СПО) уключае ў сябе раздзел, які тычыцца сарбцыйных працэсаў. Адсорбцыя - гэта працэс самаадвольнага змены ў павярхоўным пласце канцэнтрацыі рэчываў адносна іх колькасці ў аб'ёме фаз.

Адсарбентам з'яўляецца рэчыва, на паверхні якога ажыццяўляецца аблога. Адсорбтив - гэта рэчыва, здольнае да асаджэнні. Адсорбат - абложаных рэчыва. Десорбция - гэта працэс, зваротны адсорбцыі.

віды сорбцыі

Выкладчык физколлоидной хіміі распавядае аб двух відах адсорбцыі. У выпадку фізічнага аблогі адбываецца вылучэнне нязначнай колькасці энергіі, якое параўнальна з цеплынёй кандэнсацыі. Гэты працэс звернем. У выпадку павышэння тэмпературы адсорбцыя зніжаецца, павялічваецца хуткасць зваротнага працэсу (десорбции).

Хімічны варыянт адсорбцыі незваротны, з паверхні сыходзіць ня адсорбтив, а павярхоўнае злучэнне. Пры хемосорбции цеплыня высокая, яна сувымерная з памерам цеплавога эфекту хімічнай рэакцыі. Пры павышэнні паказчыка тэмпературы ўзрастае хемосорбция, павышаецца ўзаемадзеянне паміж рэчывамі.

У якасці прыкладу хемосорбции адзначым адсорбцыю паверхняй металу кіслароду з паветра, яго вывучае физколлоидная хімія. Задачы і рашэнні часта звязаныя з вызначэннем велічыні нацяжэння, які ўзнікае на мяжы падзелу двух асяроддзяў.

Каб колькасна апісаць ярка выяўленую адсорбцыю, выкарыстоўваюць абсалютную адсорбцыю. Яна характарызуе колькасць адсорбата (у моль), якое прыходзіцца на адзінку плошчы ўзятага адсарбентаў. У планы физколлоидной хіміі ўваходзіць колькаснае вызначэнне дадзенай велічыні.

характарыстыка адсарбентаў

Фізічная і калоіднай хімія асаблівую ўвагу надае аналізу тыпаў адсарбентаў, іх практычнага ўжывання. У залежнасці ад памеру паверхні адсарбентаў, магчыма розная колькасць адсарбаванага рэчывы. Самымі выніковымі адсарбенты лічаць рэчывы, якія маюць развітую паверхню: коллоиды, парашкі, кіпрыя рэагенты.

У якасці асноўных колькасных характарыстык адсарбентаў вылучаюць удзельную паверхню і аб'ёмную сітаватасць. Першая велічыня паказвае стаўленне паверхні адсарбентаў да масы. Другая характарыстыка мяркуе асаблівасці яго структуры.

У калоіднай хіміі вылучаюць дзве разнавіднасці адсарбентаў. Непористые рэчывы створаны суцэльнымі часціцамі, якія ўтвараюць кіпрую структуру «парашковай дыяфрагмы» пры шчыльнай ўпакоўцы. У якасці часу паміж імі выступаюць прамежкі паміж крупкамі рэчывы. Структура можа мець мікра- або макропористую структуру. Кіпрымі адсарбенты з'яўляюцца структуры, якія складаюцца з зерня, якія маюць ўнутраную сітаватасць.

У фізічнай хіміі асаблівая ўвага надаецца характарыстыцы грубодисперсных сістэм. Імі з'яўляюцца парашковыя склады, якія ўтвараюцца з зерня парашка пры прэсаванні альбо шчыльнай ўпакоўкі іх у трубкі. Атрыманыя сістэмы маюць пэўныя тэрмадынамічныя характарыстыкі, вывучэнне якіх і з'яўляецца асноўнай задачай физколлоидной хіміі.

Існуе падраздзяленне працэсу (з улікам прыроды адсорбтива) на іённую, малекулярную, калоіднай адсорбцыю. Малекулярны працэс звязаны з растворамі слабых электралітаў альбо дыэлектрыкаў. Адбываецца адсорбцыя раствораных рэчываў на паверхні цвёрдага адсарбентаў.

Частка актыўных цэнтраў на паверхні адсарбентаў займаюць малекулы растваральніка. Пры праходжанні працэсу аблогі малекулы растваральніка і адсорбтива выступаюць канкурэнтамі.

заключэнне

Фізічная і калоіднай хімія з'яўляюцца важнымі часткамі хіміі. Яны тлумачаць асноўныя працэсы, якія адбываюцца ў растворах, дазваляюць праводзіць разлікі колькасцяў цеплыні, які вылучаецца (паглынальнага) пры ўтварэнні новых рэчываў. Асноўным законам, выкарыстоўваным пры правядзенні колькасных разлікаў, з'яўляецца закон Геса. Ён звязвае паміж сабой некалькі тэрмадынамічных характарыстык, уласцівых рэчывам: Энтальпія, энтрапію, энергію. Тэрмадынамічны працэс адукацыі складаных рэчываў з простых (зыходных) кампанентаў можна разгледзець з пункту гледжання закона Геса. Праведзеныя разлікі дазваляюць вызначыць эфектыўнасць працэсу.