ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
|
|
Скачати 0.93 Mb.
|
|
Тема: Адсорбція електролітів та на межі розчин –газ. Мета: Знати три типа адсорбції електролітів: еквівалентна, іонообмінна, вибіркова. Вміти користуватися факторами, які впливають на адсорбцію на межі розчин-газ. Вивчити і вміти складати поверхневоактивні та поверхневоінактивні речовини, користуватися рівнянням адсорбції Гібсса, правилом Траубе. Адсорбція електролітів Сильні електроліти в водних розчинах повністю дисоціюють на іони, на твердому адсорбенті із розчина адсорбуються переважно іони одного виду. Вибірковість адсорбції, переважно адсорбція із розчинів або катіону, або аніону залежить від природи, їх заряду, радіуса та ступеня гідратації, і від природи адсорбенту. Із іонів однакового заряду краще адсорбується іон найбільшого радіуса, він і має найменший ступінь гідратації. Гідратна оболонка заважає адсорбції іонів і чим менший ступінь гідратації, тим іон адсорбується краще. Велике значення для адсорбції іонів має природа адсорбенту. Іони звичайно адсорбуються на поверхні твердих тіл, побудованих із іонів або із полярних молекул, на гідрофільних адсорбентах. На гідрофобних адсорбентах електроліти або в загалі не адсорбуються, або адсорбуються дуже погано. Адсорбція іонів на поверхні кришталевого твердого тіла підпорядковуються правилу Фаянса-Панета, по якому із розчину адсорбується той з іонів, який входить в склад кришталевої решітки адсорбенту або може утворювати з одним із іонів решітки малорозчинну сполуку. Існує декілька видів адсорбції електролітів: 1)еквівалентна адсорбція; 2) вибіркова або специфічна; 3)іонообмінна. Еквівалентна - це така адсорбція, при якій адсорбент адсорбує на себе усі близькі за природою іони одного знаку і еквівалентну кількість іншого знаку. При такій адсорбції адсорбент залишається електронейтральним. Вибіркова - адсорбент адсорбує усі іони одного знаку і тільки частина іонів іншого знаку. При такій адсорбції адсорбент завжди заряджається. Така адсорбція спостерігається тільки у тому випадку, коли іони іншого знаку дуже гідратовані водою. Іонообмінна - адсорбент обмінює іони з своєї кристалічної решітки на іони з навколишнього середовища. Таку адсорбцію використовують при обезсолюванні води. Адсорбція на межі розчин – газ. Розчиненні речовини в залежності від їх природи можуть концентруватися на поверхні розчину або переходити в об’єм розчину. Це приведе до зміни властивостей поверхні, а також до зміни поверхневого натягу. Речовини, які зменшують поверхневий натяг розчинника, називаються поверхнево-активними (ПАР). Речовини, які збільшують поверхневий натяг або його не змінюють, називаються поверхнево-неактивними або поверхнево - інактивними. Поверхневий натяг розчину залежить від концентрації на діаграмі склад – властивість, виражається не прямою, а вгнутою кривою. Характерно різке зниження поверхневого натягу при добавленні до води невеликої кількості ПАР і дуже незначне підвищення поверхневого натягу при добавленні води до оцтової кислоти. Різке зниження поверхневого натягу при незначному збільшенні концентрації ПАР може бути пояснено тільки тим, що концентрація молекул ПАР в поверхневому шарі розчину значно вища, чим концентрація в об’ємі, так як адсорбція розчиненої речовини на межі розподілу розчин – газ. Між молекулами розчиненої речовини, які знаходяться на поверхні, і її молекули в об’ємі розчина, встановлюється динамічна рівновага. Із збільшенням концентрації ПАР в розчині збільшується і вміст його на поверхні, так як збільшується адсорбція. Незначне підвищення поверхневого натягу оцтової кислоти при добавленні до неї води пояснюється тим, що молекули поверхнево-неактивного натягу (води), збільшують поверхневий натяг, а відповідно, і поверхневу енергію, переходять з поверхневого шару в об’єм розчину. Концентрація їх в поверхневому шарі значно менша, чим концентрація в об’ємі, так як даному випадку має місце негативна адсорбція. Така система також знаходиться в динамічній рівновазі і молекули поверхнево-неактивної речовини при тепловому русі попадають на поверхню. Величина адсорбції Г на межі розчин –газ визначається не тільки кількістю адсорбованої речовини на одиниці площі поверхні, а як надлишок речовини в поверхневому шарі, порівняно з кількістю речовини в такому ж по товщині шарі об’ємної фази. Між надлишком адсорбованої речовини в поверхневому шарі Г і концентрацією його в розчині існує математична залежність, встановлена Гіббсом і відома як рівняння адсорбції Гіббса: Г = -  Відношення d/dс називається поверхневою активністю. Для поверхнево-активних речовин d/dс 0, тому Г 0. Для поверхнево - неактивних речовин d/dс 0 і Г 0, так як адсорбція негативна. Якщо поверхневий натяг не змінюється при зміні концентрації розчиненої речовини, то d/dс =0 і Г=0. Поверхнева активність дифільних молекул ПАР залежить від розміру вуглеводневого радикала. Чим довший неполярний вуглеводневий ланцюг, тим більше молекул ПАР із об’єму розчину переходить в поверхню і тим значно знижується поверхневий натяг. Залежність між довжиною вуглеводневого ланцюга і властивістю ПАР знижувати поверхневий натяг сформовано в вигляді правила, по якому збільшення довжини ланцюга молекул ПАР в даному гомологічному ряді на одну групу – СН2 – викликає ріст поверхневої активності в 3-3,5 рази (правило Траубе). Молекули ПАР, які складаються із полярної групи і неполярного вуглеводневого радикала, на межі системи водний розчин – газ утворює адсорбційний шар товщиною в одну молекулу – мономолекулярний шар. Будова мономолекулярного шару залежить від концентрації розчину. При низьких концентраціях ПАР в розчині і відповідно в адсорбційному шарі полярна група дифільної молекули занурена у воду, а її гнучкий вуглеводневий радикал лежить на поверхні води, так як між молекулами води і радикалом існують сили тяжіння. При збільшенні концентрації розчину молекули ПАР спочатку з’єднуються в агрегати, в яких вуглеводневі радикали орієнтуються паралельно одна до одної і перпендикулярно поверхні води, а потім вся поверхня рідини покривається мономолекулярним шаром вертикально орієнтованих молекул. При подальшому збільшенні концентрації ПАР в розчині будова адсорбційного шару, а також поверхневий натяг не змінюються. Лекція № 18 Тема: Отримання та очищення дисперсних систем, електрокінетичні властивості. Мета: Знати методи отримання дисперсних систем і вміти ними користуватися, вміти підбирати засоби очищення для різних дисперсних систем. Вивчити електрокінетичні властивості: електрофорез та електроосмос, знати практичне використання цих процесів. Отримання колоїдних систем різними методами. Особливі властивості колоїдних систем по відношенню до істинних розчинів. До загальних умов отримання колоїдних систем незалежно від використованих методів відносяться: 1) нерозчинність речовини дисперсної фази у дисперсному середовищі; 2) досягнення колоїдної дисперсності частинками дисперсної фази; 3) наявність у системі, в якій утворюються частинки дисперсної фази, третього компоненту - стабілізатора, який дає колоїдній системі агрегативну стійкість. Найбільше використовується механічне диспергування, при якому крупні частинки суспензій, емульсій або порошків роздавлюють, подрібнюють або розтирають. До методу механічного диспергування відносять також подрібнення під дією ультразвуку, пептизацію. До групи методів конденсації відносять отримання золей конденсацією пари, заміною розчинника і за допомогою різних хімічних реакцій. Колоїдні системи можна отримувати внаслідок хімічних реакцій усіх типів: реакцій обміну, окислювальне - відновних, гідролізу. Є 2 методи одержання колоїдних розчинів: 1) дисперсійний; 2) конденсаційний. Дисперсійний заключається у роздрібненні куска до частинок колоїдного розчину. Цим методом користуються в харчовій промисловості (подрібнюють боби какао, кофе). Також умовно до методу диспергування відноситься метод пептизації, він заклечається в тому, що до свіжопритотовленого рихлого осаду додають розчин електроліту під дією якого осад подрібнюється та переходе в золь, тобто осад розчиняється. Конденсаційний - хімічним або фізичним шляхом одержують молекули колоїдної речовини, які потім конденсуються від 100 до 1000, разом утворюючи колоїдну частинку. Хімічний метод одержання колоїдних частинок: FeCІ3 + ЗН2О Fe(ОН)3 + ЗНС1 Фізичний метод: Ним одержують колоїдні розчини металів у воді чи рідкому склі. Для цього дисперсійне середовище занурюють в охолоджуючу суміш. Занурюють в неї 2 електроди з металу, з якого треба отримати колоїдний розчин. Одержують іскру чи дугу Петрова, яка дає високу температуру та приводить до випарювання металу. В охолодженому середовищі йде конденсація від 100 до 1000 молекул разом. Одержують розчин металу у воді. При одержанні колоїдних розчинів утворюються електроліти, які впливають на стійкість колоїдного розчину. Тому на практиці очищують колоїдний розчин методом діалізу та електродіалізу. В посуд з напівпроникним днищем занурюють колоїд. Крізь напівпроникну перегородку проходять іони. Методи очищення дисперсних систем. Золі часто містять різні домішки, звичайно електроліти. Для очищення золей від домішок низькомолекулярних речовин використовують діаліз або електродіаліз. Діаліз оснований на властивості молекул малих розмірів або іонів проходити крізь напівпроникні плівки (мембрани), крупні частинки золей крізь такі плівки пройти не можуть. Діаліз йде дуже повільно і, якщо домішки електроліти, для очищення золю використовують електродіаліз. Електродіалізатор складається з 3 камер, які відділені одна від одної напівпроникними перегородками. Електродіаліз знайшов промислове використання. Цим методом вилучають солі з молочної сироватки. Для концентрування золей шляхом відділення дисперсної фази від дисперсного середовища використовують - ультрафільтрацію. При ультрафільтрації золі фільтрують під тиском крізь особливі плівки - ультрафільтри, які можуть утримати частинки колоїдних розмірів. Відмінності колоїдних систем від істинних розчинів: 1) Усі істинні розчини - гомогенні системи, а колоїдні розчини - гетерогенені системи, в них є межа розподілу фаз. 2) Усі істинні розчини - стійкі системи, колоїдні розчини - нестійкі. 3) Колоїдний розчин має також другу протилежність - стійкість. Вона забезпечується третім компонентом - стабілізатором. 4) Усі істинні розчини виникають самовільно, колоїдні розчини отримують із затратою енергії. Електролітичні властивості. Дослід Рейса. Електрофорез та електроосмос, їх практичне застосування. В 1806 р. російський вчений Рейс зробив дослід. Взяв брусок вологої глини та вдавив у нього 2 скляні трубки. Отримав 2 склянки з глиняним днищем. В обидві склянки насипав пісок до однакового рівня, зверху прилив воду до однакового рівня. Вставив електроди та підключив електричний струм. Він помітив, що у позитивного електрода вода помутніла, а рівень води знизився. У негативного електрода вода залишилась прозорою, а її рівень підвищився рівно на стільки, на скільки він знизився у позитивного електрода. Це відбулося внаслідок вибірної адсорбції. Якщо підключити електричний струм, то заряджена частка рухається в одному напрямі, а гідратовані іони - в іншому. Вони тягнуть за собою до електрода воду. Вода помутніла тому, що частинки глини несли негативний заряд, та почали перемінюватися до позитивного електрода. Такий рух під дією електричного струму частинок дисперсної фази отримав назву - електрофорез. Рух дисперсного середовища під дією електричного струму називається електроосмос. Ці процеси завжди поруч. При вибірній адсорбції електроліту твердою фазою зажди створюється потенціал чи заряд твердої частинки. Розрізняють 2 потенціали:
Найбільша величина електрокінетичного потенціалу тоді, коли він досяг значення електродинамічного потенціалу. Найбільша величина електрокінетичного потенціалу - 0. Електрофорез чи електроосмос мають велике практичне значення. 1)У медицині електрофоретичні "коміри". Хвора людина виконує роль глини.
Лекція № 19 Тема: Молекулярно - кінетичні властивості дисперсних систем. Мета: Знати: рівняння Ейнштейна-Смолуховського, яке пояснює основні молекулярно - кінетичні властивості, процеси дифузії і від яких факторів ці процеси залежать, закон Вант-Гоффа і вміти його порівнювати для істинних розчинів. Молекулярне - кінетичні властивості колоїдних систем Молекулярне - кінетичні властивості зумовлені тепловим рухом частинок. До таких властивостей відносяться: дифузія, осмотичний тиск, розподіл частинок по висоті (гіпосиметричне розподілення). В колоїдних системах молекулярне - кінетичні властивості визначаються рухом частинок дисперсної фази - броунівським рухом, яке було відкрите 1827 році англійським ботаніком Робертом Броуном . Рівняння кількісної оцінки броунівського руху:   - середній квадратичний здвиг частинки за одиницю часу; - час; NA – число Авогадро; - в’язкість дисперсного середовища; r - радіус частинки дисперсної фази. Рівняння Ейнштейна – Смолуховського неодноразово перевірялось і його правильність була доказана експериментально і підвердило реальне існування молекул. Броунівський рух є причиною дифузії частинок в колоїдних системах. Дифузія - самодовільне вирівнювання концентрацій, спостерігається в будь-яких дисперсних системах, частинки яких знаходяться в русі. Швидкість дифузії пропорційна різності концентрацій і температури, обернено пропорційна в'язкості дисперсного середовища та розміру дифундуючи частинок. Колоїдні системи мають осмотичний тиск. За законом Вант-Гоффа осмотичний тиск розчинів неелектролітів визначається: П = m0 / М∙ RT де: m0 - вага речовини, розчиненої у 1 літрі розчину, яку можна уявити m0= mV m - вага однієї частинки М - вага одного моля розчиненої речовини Вагу одного моля розчиненої речовини можливо виразити через постійну Авогадро: М = m Na, тоді рівняння має вигляд: П = ∙RT / Na Відповідно осмотичний тиск залежить тільки від числа частинок в одиниці об'єму розчину та не залежить від природи та розміру частинок. При однаковій ваговій концентрації часткова концентрація колоїдних розчинів завжди менше, ніж у істинних розчинів, тому і осмотичний тиск колоїдних розчинів повинен бути дуже невеликим. Для двухколоїдних розчинів з однаковою масовою концентрацією рівняння буде мати вигляд: П1/П2 = 1/2 Для колоїдних систем характерна агрегація (або дезагрегація) частинок, внаслідок чого розмір їх збільшується (або зменшується), відповідно змінюється осмотичний тиск. Можна зробити висновок, що осмотичний тиск в колоїдних системах завжди буде менше ніж в істинних розчинах. Лекція № 20 |
Схожі:
|
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ Циклова комісія хімічних дисциплін Одеського технічного коледжу Одеської національної академії харчових технологій |
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ МОРЕХІДНИЙ... Дійсний стандарт установлює мету, завдання й основні положення роботи методичного кабінету Морехідного коледжу технічного флоту Одеської... |
|
ОДЕСЬКИЙ ОБЛАСНИЙ ЦЕНТР ЗАЙНЯТОСТІ ОДЕСЬКИЙ МІСЬКИЙ ЦЕНТР ЗАЙНЯТОСТІ Ярмарок кар’єри. Презентація навчального закладу Одеської національної академії зв’язку ім. О. С. Попова та коледжу зв’язку та інформатизації... |
ПРАВИЛА ПРИЙОМУ до Морехідного коледжу технічного флоту Одеської... Правила прийому до Морехідного коледжу технічного флоту Одеської національної морської академії у 2013 році |
|
ПРАВИЛА ПРИЙОМУ до Морехідного коледжу технічного флоту Одеської... Правила прийому до Морехідного коледжу технічного флоту Одеської національної морської академії в 2012 році |
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ МОРЕХІДНИЙ КОЛЕДЖ ТЕХНІЧНОГО... |
|
ПОЛОЖЕНН Я про спеціалізовані вчені ради Національної академії наук, Академії медичних наук, Української академії аграрних наук, Академії педагогічних наук, Академії правових... |
За загальною редакцією ректора Національної академії Служби безпеки... Рекомендовано до друку Вченою радою Національної академії Служби безпеки України, протокол №13 від 23 вересня 2010 року |
|
Урок найважливіша організаціійна форма процесу пізнання світу учнями ОДЕСЬКА ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА №66 І-ІІІ СТУПЕНІВ ОДЕСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ ОДЕСЬКОЇ ОБЛАСТІ |
Конкурс проводиться з метою залучення дітей до читання, підтримки... України), Інститутом інноваційних технологій і змісту освіти (далі – Інститут) спільно з Міністерством культури України (далі – Мінкультури... |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua