ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Скачати 0.93 Mb.

Назва	ОДЕСЬКОЇ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ
Сторінка	7/9
Дата	09.04.2013
Розмір	0.93 Mb.
Тип	Лекція

bibl.com.ua > Химия > Лекція

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Тема: Оптичні властивості дисперсних систем.

Мета: Вивчити оптичні властивості дисперсних систем: явище опалесценції, рівняння Релєєя і вміти робити аналіз рівнянню Релєєя.
Оптичні властивості колоїдних розчинів.

Ефект Тиндаля.

При проходженні світла крізь дисперсну систему, світло може поглинатися, відображатися або розсіюватися. Поглинання світла – це явище вибіркове. Одні речовини повністю поглинають світло, а другі поглинають тільки промені визначної частини спектру. Поглинання світла властиве любим дисперсним системам. Відображення світла можливе тільки у грубо дисперсних системах: суспензіях, емульсіях. Відображення світла проявляється в каламутних дисперсних системах, як при прямому проходженні світла так і при боковому проходження світла. Найбільш характерними оптичними властивостями для колоїдних систем є розсіювання світла у всіх напрямках. Це розсіювання світла було названо – опалесценцією.

Вперше цей ефект помітив Фарадей, але більш детально вивчив Тиндаль. Пізніше математично це явище було виражено вченим Релєєм.
Формула Релєєя:
І_р = 24³І₀ (n₁² – n₂² / n₁² +2n₂²)²   V² / ⁴
де, І_р - інтенсивність розсіяного світла колоїдної фази

n₁ - показник заломлення світла дисперсної фази

n₂ - показник заломлення дисперсного середовища

V - об'єм однієї колоїдної частини

- часткова концентрація колоїдного розчину

 - довжина світлової хвилі

Іо - інтенсивність падаючого світла на колоїдну систему

Часткова концентрація - це кількість частинок розчиненої речовини в об'ємі розчинника.

Усі фізичні властивості розчинів залежать від часткової концентрації. З формули Релея видно, що інтенсивність залежить від розміру колоїдної частини (чим вона більше, тим більше інтенсивність).

Інтенсивність розсіяного світла обернено пропорційна довжині хвилі. Чим менше довжина світлової хвилі, тим краще розсіюється світло. Краще розсіюється голубе світло. З формули Релєєя видно, що колір колоїдного розчину залежить від ступеня дисперсності колоїдної частки.

Якщо всі колоїдні частини будуть менше половини світлової хвилі голубого кольору, то розчин буде голубого кольору. Колоїдні розчини можуть бути усіх кольорів райдуги, в залежності від того, яких розмірів будуть колоїдні частки. Цим займався Ломоносов.

Ефект Тиндаля має велике практичне значення, оскільки він лежить в основі ультрамікроскопа.

Лекція № 21
Тема: Будова подвійного електронного шару, будова міцел золю та гідрозолю.

Мета: Навчитися писати формули та схеми будови міцел золю та гідро золю: визначати агрегат, потенціалвизначні іони, противоіони, адсорбційний та дифузійні шари, гранулу і вміти визначати заряди.

Будова міцели гідрозолю.

Будова подвійного електричного шару.

Подвійний електричний шар виникає на межі розподілу фаз тверде тіло-розчин внаслідок вибіркової адсорбції. Прикладом подвійного електричного шару утвореного внаслідок дисоціації являється іонний шар часток гідро золю диоксиду кремнію. Поверхневі молекули диоксиду кремнію при взаємодії з водою утворюють кремнієву кислоту.
Н₂SiO₃ HSiO₃^- + H⁺
В загальному випадку подвійний електричний шар складається із іонів, достатньо міцно зв’язаних з твердою фазою, вони отримали назву потенціалвизначних іонів і еквівалентної кількості протилежно заряджених іонів, які знаходяться в рідкій фазі – противоіони. Між твердою фазою і рідиною виникає різниця потенціалів, тобто поверхневий потенціал.

Міцела - це колоїдна частинка.

Гідрозоль - це водний колоїдний розчин.

Колоїдна частинка будь - якого колоїдного розчину складається з колоїдного ядра, що містить в собі від 100 до 1000 молекул. Усі молекулярні ядра настільки з'єднанні один з одним, що в середину ядра не може проникнути вода. Звідси колоїдні розчини отримали назву гідрофобних колоїдних систем.

Поверхневий шар молекули ядра вступає у хімічну взаємодію з молекулами НСІ. Утворює електроліт FeOCІ
Fe(OH)₃ + HCl  3FeOCI + 2H₂O
Після чого FeOCl у воді дисоціює на іони таким чином:
nFeOCl  nFeO⁺ + nCI^-
Потім в результаті вибіркової адсорбції іонів електроліту FeOCl колоїдна частика заряджується позитивно. Першими адсорбується іони nFeO⁺ агрегатом, другими частина(n-х)СІ^-, а іони хСІ^- залишаються у воді у гідратованому стані. Так утворюється міцела.
Міцела складається:

[Fe(OH)₃]m - агрегат
з ядра [Fe(OH)₃]m/ nFeO⁺
потенціалвизначних іонів nFeO⁺
шару противоіону (n-х)СІ^-
адсорбційний шар nFeO⁺ + (n-x)CI^-
{[Fe(OH)₃]m /nFeO⁺ + (n-x)CI^-}⁺ - гранула
хСІ^- - дифузійний шар.

Ядро разом з адсорбційним шаром – гранула.

Гранула разом з дифузійним шаром - міцела.
{[Fe(OH)₃]m /nFeO⁺ + (n-x)CI^-}⁺ хСІ^-

Будова міцели золю.

Розглянемо будову міцели золю йодиду срібла, отриманого в результаті реакції:

AgNO₃ + KI = AgI +KNO₃

Стійкий золь йодиду срібла може бути отриманий тільки при таких умовах: розчини реагентів повинні бути розбавленими і одну із реагуючих речовин беруть в надлишку. Будемо вважати, до в надлишку AgNO₃. Тоді при утворенні кристалів AgI на їх поверхні по правилу Фаянса- анета адсорбуються іони Ag⁺ - потенціалвизначаючі іони. Іони NO₃^- розміщаються в адсорбційному і дифузійному шарі противоіонів.

Будова міцели золю AgI записується так:
{ m [AgI] nAg⁺  (n-x) NO₃^- } х NO₃^-

агрегат – m [AgI]
ядро – m [AgI] nAg⁺
частинка – {m [AgI] nAg⁺  (n-x) NO₃^-}
міцела - { m [AgI] nAg⁺  (n-x) NO₃^- } х NO₃^-

В цій формулі m – число молекул AgI, які входять в склад агрегату, n- число потенціал визначаючих іонів Ag⁺. Як правило, m  n. Загальне число противоіонів NO₃^- теж дорівнює n, але частина з них (n-x) входить в адсорбційний шар і знаходиться поблизу ядра, а друга частина противоіонів х складає дифузійний шар.

Якщо стабілізатором цього золю буде не AgNO₃, а КІ, то формула міцели запишеться так:
{ m [AgI] nІ^-  (n-x) К⁺} х К⁺

Лекція № 22
Тема: Коагуляція, її види, ізоелектричний стан.

Мета: Вивчити процеси коагуляції, вміти проводити концентраційну, взаємну та нейтралізаційна коагуляцію, пояснювати процеси, які відбуваються при ізоелекричному стані колоїдних розчинів.
Коагуляція гідрофобних золей електролітами. Поріг коагуляції.

Практичне застосування коагуляції

Якщо в колоїдний розчин додати електроліт, то це приведе до того, що іони дифузійного шару перейдуть в адсорбційний шар. Гранула стане електронейтральною. Таку зміну викликає коагуляційний іон (іон, заряджений протилежно гранулі).

Чим вище валентність коагуаляційного іону, тим швидше гранула стане електронейтральною.

Такий стан розчину, коли усі гранули електронейтральні називають ізоелектричним. В ізоелектричному стані колоїдні розчини втрачають свою стійкість, втрачають відштовхуючі сили і починають діяти сили тяжіння. Частинки зліплюються, розчин коагулює.

Коагуляція - процес злипання колоїдних частинок, утворення більш крупних агрегатів з наступною втратою колоїдною системою седиментаційної стійкості.

Коагуляцію можна викликати нагріванням, замерзанням, перемішуванням, центрифугуванням, додаванням різних електролітів.

Найбільш легко досягається коагуляція золей під дією електролітів. Додаванням електролітів до іоностабілізованого колоїдного розчину призводить до зниження електрокінетичного потенціалу, тобто до зменшення сил відштовхування.

Відрізняють 3 види коагуляції:

1) Взаємна коагуляція. Проходить при зливанні двох різнойменно заряджених розчинів. Має велике практичне значення. У виробництві барвників, порошку тощо.

2) Нейтралізаційна коагуляція. Викликається стабілізатором - електролітом, якщо він адсорбує не вибірково, а еквівалентно.

3) Концентраційна коагуляція. Визначається електролітом заданої концентрації.

Поріг коагуляції - це та найменша кількість електроліту, яку необхідно витратити для видимої коагуляції колоїдного розчину.

Коагуляція - процес зворотній. Зворотній процес пептизація, яка викликається спеціальною речовиною - пептизатором. Пептизатор: вода, електроліти.

Правило Шульце - Гарді: коагулюючу дію виявляють лише ті іони доданого електроліту, який має знак заряду, протилежний гранулі, дія іонів - коагуляторів у декілька разів збільшується з підвищенням їх валентності.
Коагуляція золей електролітами підкорюється таким правилам:

1) Усі електроліти при збільшенні їх концентрації у золі до деякого значення викликають коагуляцію колоїдних систем. Мінімальна концентрація

електроліту у розчині, яка викликає коагуляцію, називається порогом коагуляції.

2) Коагулюючу дію здійснює не весь електроліт, а тільки його іон, який має заряд, однойменний з зарядом противоіонів міцели.

3) Коагулююча здатність іона залежить від його заряду. Багатозарядні іони викликають коагуляцію при менших концентраціях (більш низьких порогах коагуляції, ніж іони з малим зарядом.)

4) Коагулююча здатність іонів однакової зарядності збільшується з підвищенням радіуса іона. Іони органічних з'єднань завжди мають більш високу коагулюючу здатність, ніж іони неорганічних речовин.

5) При збільшенні концентрації електроліту у розчині зменшується електрокінетичний потенціал колоїдних частинок і коагуляція наступає при його значенні - критичному потенціалі. Для більшості систем критичний потенціал 0,03 В.

Коагуляційні процеси використовують в різних технологічних процесах. Коагуляцію широко використовують при очищенні води, яка поступає у відповідну мережу. Коагуляційні процеси використовують у цукровій промисловості - при очищенні соку цукрового буряка - дифузійного соку.

Лекція № 23
Тема: Основні групи ПАР, солюбілізація, гелеутворення, пептизація, синерезис, тиксотропія.

Мета: Знати основні групи ПАР: катіонні, аніонні, амфолітні та неіоногенні. Вміти визначати процеси солюбілізації, гелеутворення, пептизації, синерезисі, тиксотропії і приводити приклади.
Колоїдні поверхнево - активні речовини.

До поверхнево - активних речовин відносять мила і солі пальмітинової, олеїнової, стеаринової кислот.

Алкалоїди, токсиди, білкові речовини схожі за дією на мила, дубильні речовини. Ці речовини важливі для визначення галузі н/г.

Мила та інші колоїди пар у розчині слабшої концентрації утворюють істинні розчини, розщеплюючись до молекул, з підвищенням концентрації цих розчинів їх молекули асоціюються по декілька разів. З підвищенням концентрації розчину кількість молекул у асоціаті зростає та асоціат переходить в колоїдну частинку. Цей момент у розчині характеризується визначенням рівноваги між колоїдним та істинним розчином, яка може зміщуватися в той чи інший бік в залежності від зовнішніх умов концентрації, температури. При підвищенні концентрації рівновага зміщується у бік колоїдного розчину. З підвищенням температури - в бік істинного розчину.

За властивістю дисоціації колоїдних розчинів всі ПАР розподіляють на 4 основні групи: аніонні, катіонні, амфолітні та неіоногенні.

Аніонні ПАР дисоціюють у воді з утворенням великого поверхнево-активного аніону і катіону металу.

Катіонні ПАР дисоціюють у воді з утворенням поверхнево-активного катіону, вони токсичні і використовують у якості дизенфикуючих речовин.

Амфолітні ПАР мають дві функціональні групи – кислотного та основного характеру. В залежності від рН середовища дисоціюють з утворенням поверхнево-активного катіону або аніону.

Неіоногенні ПАР не здатні до дисоціації.

Міцелоутворення наступає у тому випадку, якщо розчин досяг критичної концентрації, тобто має деяку кількість молекул, достатню для міцелоутворення. В залежності від природи дисперсійного середовища міцели мила мають різну будову наприклад: C₁₇H₃₅COONa у воді.

Оскільки мило - це сіль, а солі - електроліти і у воді дисоціюють на іони, то:
C₁₇H₃₅COONa  C₁₇H₃₅COO^- + Na⁺
У воді будуть і молекули, і іони. Якщо більша концентрація, іони асоціюються С₁₇Н₃₅СОО^- - гідрофобні.

Міцела мила за будовою нагадує колоїдну частинку гідрофобного колоїдна. Ядро рихле, заходить мило. Якщо мило потрапляє в органічні рідини, тобто масло, тоді асоціант має вигляд: усередину ідуть головки, зовні - хвостики. Міцела стане гідрофільною. Більш стабільна міцела мила у воді. За допомогою мила змішуються незмішуванні рідини.

Солюбілізація — захоплення колоїдним ядром мила рідини природи, відмінної від природи дисперсного середовища.

Мило - стабілізатор і емульсій, і суспензій. Значення мила заключається в солюбілізації. Мило має миючу дію. Відмиває бруд. Мило адсорбується гідрофобними частинами (хвостиками) та частками бруду. Потім йде пептизація - перехід у розчин. Піноутворення - це здатність рідини утворювати в собі газоподібну дисперсну фазу, завдяки цієї властивості з піною уходить бруд.
Вільнодисперсні системи, їх в'язкість.

Зв'язанодисперсні системи, гелеутворення та пептизація.

Вільнодисперсними називають колоїдні системи, в яких частинки знаходяться на великій відстані одна від одної і практично не взаємодіють одна з одною.

За властивостями такі колоїдні системи дуже схожі на звичайні рідини, їх в'язкість мало відрізняється від в'язкості дисперсного середовища та трохи збільшується з ростом вмісту дисперсійної фази. В'язкість колоїдного розчину зв'язана із вмістом дисперсної фази таким рівнянням:

 = ₀ ( + к)
де, - в'язкість колоїдного розчину

₀ - в'язкість дисперсного середовища

 - дисперсної фази л І мл. розчину

к - константа, що визначається формою частинок

Для сферичних частинок к = 2, 5

Якщо форма частинок буде іншою - паличкоподібною або пластинчатою - то к збільшується.

Зв'язанодисперсними системами називають системи, в яких частинки зв'язані одна з одною міжмолекулярними силами і внаслідок цього не можуть взаємно рухатися.

Частинки дисперсної фази в таких системах утворюють просторову структуру. В залежності від природи діючих між частинками сил відрізняють два типи структур:

1. коагуляційні

2. конденсаційне - кристалізаційні.

Коагуляційні структури утворюються у тому випадку, коли під дією будь - яких причин агрегативна стійкість колоїдної системи знижується, але не зовсім зникає. Перехід колоїдного розчину з вільнодисперсного стану у зв'язанодисперсний називають гелеутворенням, а утворені при цьому структуровані колоїдні системи називають гелями.

Якщо колоїдні частинки повністю втрачають агрегативну стійкість, то вони будуть з'єднуватися у крупні агрегати, утворюючи густий осад - коагулят, а не рихлу структуру колоїдних частин - гель.

Гелеутворення може бути визнано додаванням електролітів, збільшенням концентрації золя, зниженням температури. Із збільшенням концентрації електроліту знижується агрегативна стійкість, збільшення часткової концентрації золя веде до зростання числа контактів між частинками, із зниженням температури знижується інтенсивність броунівського руху та стійкість просторих міцелярних структур збільшується.

Коагуляційні структури мають властивість відновлюватися після їх руйнування внаслідок будь - якої механічної дії. Ця властивість структурованих систем називають тиксотропією. Гель можливо перевести у золь, внаслідок додавання до нього електроліту – стабілізатора, цей процес називають пептизацією.

_{гелеутворення}

г

ель золь

^{пептизація}

При додаванні до гелю електроліту - пептизатора, іони його, сортируючись на частинках, відновлюють подвійний електричний шар і на кінцях частинок. Зчеплення між частинками порушається, міцелярна структура руйнується і гель перетворюється у золь.

З часом гелі починають стискатись, зменшуються в об'ємі та при цьому виділяють дисперсне середовище. Це явище називається синерезисом.

Для характеристики витікання структурованих рідин може бути застосовано рівняння Шведова - Бінгама:

Р- =

де,  - межа текучості

 - пластична в’язкість

- градієнт швидкості
За рівнянням Шведова - Бінгама залежність градієнта швидкості від потуги зсуву повинна виражатися прямою, та дійсно, багато структурованих систем добре підпорядковується, але для більшості структурованих систем залежність градієнту швидкості від потуги здвигу має більш складний характер. Це пояснюється тим, що в коагуляційній структурі можуть протікати одночасно 2 процеси: процес руйнування структури та процес ії відновлення.

При малих швидкостях витікання структура руйнується мало, а зруйновані зв’язки швидко відновлюються. У цьому випадку рідина витікає без руйнування мури і в'язкість її постійна, і достатньо велика. Це явище називається повзучістю. При дуже великих швидкостях витікання структура повністю. Її відновлення йде дуже повільно, що не має впливу на характер витікання.

Лекція № 24

1 2 3 4 5 6 7 8 9

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...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання