Дисперсные системы. Коллоидные растворы

Содержание

Слайд 2

Коллоидная химия – наука, изучающая физико-химические свойства гетерогенных, высоко-дисперсных систем и

Коллоидная химия – наука, изучающая физико-химические свойства гетерогенных, высоко-дисперсных систем и

ВМС (высоко-молекулярных соединений).

Томас Грэм (1862)

Слайд 3

ДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА – Дисперсная фаза ( Д.Ф.) - Дисперсионная среда ( Д.С.) -

ДИСПЕРСНАЯ СИСТЕМА –

Дисперсная фаза ( Д.Ф.) -

Дисперсионная среда (

Д.С.) -
Слайд 4

Классификация дисперсных систем

Классификация дисперсных систем

Слайд 5

II. По степени дисперсности дисперсной фазы 1. Грубодисперсные системы >10-7 м

II. По степени дисперсности
дисперсной фазы

1. Грубодисперсные системы

>10-7 м или >100

нм

2. Коллоидно-дисперсные системы

≈ 10-7 - 10-9 м, 1 - 100 нм

Молекулярно-ионные (истинные) растворы:
< 10-9 м, < 1 нм

Слайд 6

Свойства систем различной степени дисперсности

Свойства систем различной степени дисперсности

Слайд 7

Слайд 8

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ: I. Методы диспергирования: - механическое дробление; -

МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ
КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ:
I. Методы диспергирования:
- механическое дробление;

- дробление ультразвуком ;
- электрический метод ;
- метод пептизации.
Слайд 9

II. Методы конденсации физические методы: а - метод замены растворителя б

II. Методы конденсации
физические методы:
а - метод замены растворителя
б - метод

конденсации паров
химические методы:
- реакции восстановления
(Ag2O+H2 → 2Ag↓ +H2O)
- реакции окисления
(2H2S + SO2 → 3S↓ + 2Н2О)
- реакции обмена
(СuСl2+ Na2S → CuS↓ + 2NaCl)
- реакции гидролиза
(FеСl3 +ЗН2O → Fe(OH)3↓ +3HCI)
Слайд 10

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ: Диализ

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ КОЛЛОИДНЫХ
РАСТВОРОВ:

Диализ

Слайд 11

Электродиализ

Электродиализ

Слайд 12

Ультрафильтрация

Ультрафильтрация

Слайд 13

Компенсационный диализ (вивидиализ) - АИП

Компенсационный диализ (вивидиализ) - АИП

Слайд 14

МИЦЕЛЛА (Лат. Mica -крошка) - это отдельная частица дисперсной фазы коллоидного

МИЦЕЛЛА (Лат. Mica -крошка) -
это отдельная частица дисперсной фазы коллоидного

раствора с жидкой дисперсионной средой.

Мицеллярная теория строения коллоидных частиц

Слайд 15

Ядро состоит из агрегата (микрокристаллы малорастворимого вещества) и потенциалопределяющих ионов (ПОИ).

Ядро состоит из агрегата (микрокристаллы малорастворимого вещества) и потенциалопределяющих ионов

(ПОИ).

Мицелла состоит из:
1. ядра;
2. адсорбционного слоя;
3. диффузного слоя.

Слайд 16

Правило ПАНЕТТА-ФАЯНСА: кристаллическую решетку ядра достраивает тот ион, который находится в

Правило ПАНЕТТА-ФАЯНСА:
кристаллическую решетку ядра достраивает тот ион, который находится в растворе

в избытке и содержится в агрегате или родственен ему.
Слайд 17

Слайд 18

Условия получения золя: 1. плохая растворимость Д.Ф. в Д.С., т.е. наличие

Условия получения золя:
1. плохая растворимость Д.Ф. в Д.С., т.е. наличие

границы раздела фаз;
2. размер частиц 10-7 -10-9 м (1-100 нм) ;
3. наличие иона стабилизатора, который сорбируясь на ядре прeпятствует
слипанию частиц (ион-стабилизатор определяется правилом Панетта-Фаянса)
Слайд 19

агрегат m моль (NH4)2S взят в избытке n моль: n (NH4)2S

агрегат
m моль

(NH4)2S взят в избытке n моль:

n (NH4)2S → 2n

NH4+ + n S2-

ПОИ

противоионы

{ [m CuS]

агрегат

• n S2-

ПОИ

ядро

• (2n-x) NH4+

адсорбционный слой

}х-

гранула

• x NH4+

мицелла

часть противоионов

диффузный слой

Х – не вошли в адсорбционный слой

СuSO4 + (NH4)2S → CuS↓+(NH4)2SO4

Слайд 20

СuSO4 взят в избытке n моль; n СuSO4 → n Сu2+

СuSO4 взят в избытке n моль;

n СuSO4 → n Сu2+ +

n SO42-

противоионы

ПОИ

{ m (CuS)

агрегат

• n Сu2+

ПОИ

ядро

• (n-x) SO42-

часть противоионов

адсорбционный слой

}

гранула

2x+

• x SO42-

диффузный слой

мицелла

СuSO4 + (NH4)2S → CuS↓+(NH4)2SO4

Слайд 21

В мицелле существует 2 скачка потенциала: 1) φ - электротермодинамический –

В мицелле существует 2 скачка потенциала:
1) φ -

электротермодинамический –
φ ~ 1 В.

2) ζ (дзетта) - электрокинетический –
ζ = 0,1 В

Состояние гранулы, когда все ионы диффузного слоя переходят в адсорбционный и ζ = 0 - называется изоэлектрическим.

{[m CuS] • n Сu2+• (n-x) SO4 2-}2x+ • x SO42-

φ

ζ

Слайд 22

Устойчивость коллоидных растворов: Седиментационная (кинетическая) устойчивость - Критерии: броуновское движение; степень


Устойчивость
коллоидных растворов:
Седиментационная (кинетическая) устойчивость -
Критерии:
броуновское движение;
степень дисперсности;
3.

вязкость дисперсионной среды (чем ↑, тем ↑ уст-сть);
4. температура (чем ↑, тем ↑ уст-сть).
Слайд 23

II. Агрегативная устойчивость – способность системы противостоять слипанию частиц дисперсной фазы.

II. Агрегативная устойчивость –
способность системы противостоять
слипанию частиц

дисперсной фазы. Критерии:
1. ионная оболочка, т.е. наличие
двойного электрического слоя; ДЭС = адсорбционный + диффузный слой
2. сольватная (гидратная) оболочка растворителя (чем ↑, тем ↑ уст-сть);
3. величина ζ– потенциала гранулы ( чем > ζ , тем < вероятность слипания и тем > уст-сть)
4. температура.
Слайд 24

Основные факторы устойчивости коллоидных растворов 1. Величина ζ-потенциала 2. Величина электродинамического

Основные факторы устойчивости коллоидных растворов

1. Величина ζ-потенциала

2. Величина электродинамического потенциала

(φ)

3. Толщина диффузного слоя

4. Величина заряда гранулы

Слайд 25

КОАГУЛЯЦИЯ - процесс укрупнения частиц дисперсной фазы золя с последующим выпадением

КОАГУЛЯЦИЯ - процесс укрупнения частиц дисперсной фазы золя с последующим выпадением

в осадок.
Факторы, вызывающие коагуляцию:
увеличение концентрации золя;
действие света;
изменение температуры;
облучение;
добавление электролитов.
Слайд 26

Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита скрытая явная медленная быстрая

Зависимость скорости коагуляции
от концентрации электролита

скрытая

явная

медленная

быстрая

Слайд 27

Порог коагуляции - наименьшее количество электролита, которое вызывает явную коагуляцию 1л

Порог коагуляции - наименьшее количество электролита, которое вызывает явную коагуляцию 1л

золя
γ = C· V / Vо
γ - порог коагуляции, моль/л;
С - концентрация электролита, моль/л;
V - объем раствора электролита, л;
Vo - объем золя, л.
Р = 1/ γ - коагулирующая способность электролита
Слайд 28

Правило Шульце-Гарди: Для разновалентных ионов их коагулирующее действие прямо пропорционально зарядам ионов в шестой степени

Правило Шульце-Гарди:
Для разновалентных ионов их коагулирующее действие прямо пропорционально

зарядам ионов в шестой степени
Слайд 29

Р(Al+3) : Р(Ca+2) : Р(K+1) ≈ Гранула ( - ) 36

Р(Al+3) : Р(Ca+2) : Р(K+1) ≈

Гранула ( - )

36 :

26 : 16 ≈ 729 : 64 : 1

γ(Al+3):γ(Ca+2):γ(K+1) ≈ 1/36:1/26:1/16

Гранула ( + )

Р(PO4 3-) : Р(SO42-) : Р(Cl-) ≈ 36 : 26 : 16

γ(PO4 3-): γ(SO42-): γ(Cl-) ≈ 1/36:1/26:1/16

Слайд 30

При коагуляции смесями электролитов возможны 3 случая: 1) аддитивность – 2) антагонизм – 3) синергизм –

При коагуляции смесями электролитов возможны 3 случая:

1) аддитивность –


2) антагонизм –

3) синергизм –

Слайд 31

C2 C1 2 1 3 γ2 γ1 Коагуляция смесями электролитов: 1

C2

C1

2

1

3

γ2

γ1

Коагуляция смесями электролитов:
1 – аддитивность; 2 – антагонизм; 3 -

синергизм
Слайд 32

Механизм коагуляции золей электролитами 1. Сжатие диффузного слоя 2. Избирательная адсорбция

Механизм коагуляции золей электролитами

1. Сжатие диффузного слоя

2. Избирательная адсорбция ионов с

зарядом, противоположным заряду гранулы

3. Ионообменная адсорбция