Поверхностные явления

Сентябрь 9, 2022

Главная
Химия
Поверхностные явления

Содержание

2. Поверхностные явления – эффекты и особенности поведения веществ, которые наблюдаются на поверхности раздела фаз. Поверхностные явления
3. Молекулы на поверхности стремятся «втянуться» внутрь – поверхность раздела уменьшается, а поверхностная энергия увеличивается. Поверхностная энергия
4. Физический смысл поверхностного натяжения Энергетическая трактовка: поверхностное натяжение равно работе, затраченной на образование единицы поверхности: Силовое
5. Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости в свободном падении принимает сферическую форму.
6. Факторы, влияющие на поверхностное натяжение 1) Температура С увеличением температуры σ уменьшается. Температура, при которой поверхностное
7. 3) Природа и концентрация растворенных веществ По влиянию на поверхностное натяжение жидкости все вещества подразделяются на
8. ПИВ - неорганические вещества (электролиты) Ионы хорошо гидратируются, поэтому втягиваются в глубину раствора и усиливают полярные
9. неполярные части имеют углеводородную структуру (радикал); полярные содержат электрофильные атомы (O, N, S, P и т.д.)
10. Молекулы ПАВ самопроизвольно ориентируются на поверхности раздела фаз. Ирвинг Ленгмюр (1881 – 1957) Нобелевская премия по
11. В результате уменьшается ΔП для соседних фаз, что, по правилу Ребиндера, приводит к снижению σ. После
12. Действующее вещество - симетикон обладает свойствами ПАВ. уменьшает σ на границе жидкость-газ; способствует слиянию пузырьков газа
15. Острую дыхательную недостаточность, включая АТИПИЧНУЮ ПНЕВМОНИЮ (SARS), можно лечить, вдыхая искусственный сурфактант … и если синтез
17. Количественной мерой способности ПАВ понижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз служит поверхностная активность (g): ,
18. Правило Дюкло – Траубе: в рядах предельных жирных кислот и спиртов при удлинении цепи на одну
19. аБсорбция - самопроизвольный процесс поглощения вещества (абсорбтива) всем объемом абсорбента аДсорбция - самопроизвольный процесс накопления вещества
20. Адсорбция на подвижных границах (жидкость – газ; жидкость – жидкость) Величину адсорбции в растворах можно определить
21. Изотерма адсорбции Гиббса Уравнение адсорбции Гиббса: Для ПАВ: σ 0; Г > 0 – адсорбция положительна.
22. Адсорбция на неподвижных границах (твердое тело – газ;твердое тело – раствор) Причиной адсорбции на твердых телах
23. Физическая адсорбция (ФАд) возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий и происходит на активных центрах (во впадинах поверхности).
24. Адсорбция (Г) на подвижной и неподвижной границах раздела описывается уравнением Ленгмюра Г∞ – предельная адсорбция; b
25. Адсорбция газов на твердой поверхности Зависит от: природы поверхности: - неполярные (гидрофобные) – сажа, актив. уголь,
26. 3) природы поглощаемого газа или пара. Лучше адсорбируется тот компонент, который легче сжижается (больше Ткип). 4)температуры.
27. ИЗОБРЕТЕНИЕ, КОТОРОЕ СПАСЛО ТЫСЯЧИ ЖИЗНЕЙ В 1915 году русский химик-органик, академик АН СССР ЗЕЛИНСКИЙ Н.Д. с
28. Отличие от адсорбции газов – это конкуренции между растворителем и растворенным веществом за возможность адсорбироваться на
29. Молекулярная (неэлектролитов) адсорбция Зависит от: 1) природы адсорбента. Полярные адсорбенты поглощают полярные вещества. 2) природы растворителя.
30. Адсорбция ионов из растворов в зависимости от природы адсорбента подразделяется на ионную адсорбцию и ионнообменную адсорбцию
31. Ионная адсорбция По сравнению с молекулярной адсорбцией более сложный процесс. В растворе 3 вида частиц конкурирующих
32. Зависит от: 1) природы адсорбента. Чем более полярный адсорбент, тем лучше адсорбция ионов. 2) природы иона:
33. Избирательная адсорбция ионов правило Панета – Фаянса Например: на AgI могут адсорбироваться Ag+ и I-, а
34. Ионообменная адсорбция Ионообменная адсорбция – процесс, при котором твердый адсорбент обменивает свои ионы на ионы того
35. Катиониты – нерастворимые многоосновные кислоты; обменивают катионы. R – SO3-H+ Аниониты - нерастворимые многоатомные основания; они
36. Схема ионообменного процесса на катионите : R–SO3–H+ + NaCl ↔ R–SO3–Na+ + HCl анионите: R–N(CH3)3–OH- +
38. Скачать презентацию

Слайд 2

Поверхностные явления – эффекты и особенности поведения веществ, которые наблюдаются на

поверхности раздела фаз.

Поверхностные явления

Сорбция

Поверхностное натяжение

Смачивание

Адгезия (когезия)

Слайд 3

Молекулы на поверхности стремятся «втянуться» внутрь – поверхность раздела уменьшается,

а поверхностная энергия увеличивается.

Поверхностная энергия и поверхностное натяжение

В объеме жидкости результирующая сила действия на молекулу равна нулю. В поверхностном слое межмолекулярные силы не уравновешиваются и их равнодействующая не равна нулю.

Для выведения молекул на поверхность надо совершить работу.

Слайд 4

Физический смысл поверхностного натяжения
Энергетическая трактовка: поверхностное натяжение равно работе, затраченной

на образование единицы поверхности:
Силовое определение: поверхностное натяжение – это сила, действующая на поверхности по касательной к ней и стремящаяся сократить ее площадь до min ([Н/м]).
При 298 К σводы = 71,96⋅10-3 Дж/м2 = 71,96⋅10-3 Н/м.
Дж/м2 = Н⋅м/м2 = Н/м.

Слайд 5

Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости в свободном падении принимает сферическую форму.

Слайд 6

Факторы, влияющие на поверхностное натяжение
1) Температура
С увеличением температуры σ уменьшается.
Температура,

при которой поверхностное натяжение обращается в ноль называется критической температурой.
2) Природа фазообразующих веществ
Правило Ребиндера: чем больше разность полярностей (ΔП) фаз, тем сильнее поверхностное натяжение на границе их раздела.

П.А. Ребиндер
1898 – 1972

Слайд 7

3) Природа и концентрация растворенных веществ
По влиянию на поверхностное натяжение

жидкости все вещества подразделяются на 3 группы:
ПАВ, поверхностно-активные – снижают σ до образования монослоя,
ПНВ, поверхностно-неактивные – не влияют на σ,
ПИВ, поверхностно-инактивные – повышают σ.

Изотерма поверхностного натяжения

Слайд 8

ПИВ - неорганические вещества (электролиты)
Ионы хорошо гидратируются, поэтому втягиваются в

глубину раствора и усиливают полярные свойства системы.

В результате возрастает ΔП для соседних фаз, что, по правилу Ребиндера, приводит к увеличению σ.

Слайд 9

неполярные части имеют углеводородную структуру (радикал);
полярные содержат электрофильные атомы (O,

N, S, P и т.д.) – вплоть до образования ими ионов
(-СООН, -ОН, -NH2, -NO2, -CHO, -SO2OH и т.д.).

Слайд 10

Молекулы ПАВ самопроизвольно ориентируются на поверхности раздела фаз.
Ирвинг Ленгмюр

(1881 – 1957)
Нобелевская премия
по химии - 1932

Слайд 11

В результате уменьшается ΔП
для соседних фаз, что, по

правилу Ребиндера, приводит
к снижению σ.
После образования монослоя (частокол Ленгмюра), т.е. при достижении Сопт, σ не изменяется.

Сопт

Слайд 12

Действующее вещество - симетикон обладает свойствами ПАВ.
уменьшает σ на

границе жидкость-газ;
способствует слиянию пузырьков газа и разрушению пены.

Метеоризм - вздутия живота в результате избыточного образования и скопления газов в ЖКТ.

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Острую дыхательную недостаточность, включая АТИПИЧНУЮ ПНЕВМОНИЮ (SARS), можно лечить, вдыхая искусственный

сурфактант

… и если синтез сурфактанта нарушен у новорожденного

Слайд 16

Слайд 17

Количественной мерой способности ПАВ понижать поверхностное натяжение на границе раздела

фаз служит поверхностная активность (g):
, (Дж⋅м/моль)
g – понижение поверхностного натяжения раствора при изменении концентрации ПАВ на единицу.

Поверхностная активность зависит от хим. структуры веществ: природы полярной и строения неполярной частей молекулы.

Слайд 18

Правило Дюкло – Траубе: в рядах предельных жирных кислот и спиртов

при удлинении цепи на одну СН2 – группу поверхностная активность гомолога в водном растворе увеличивается в 3 – 3,5 раза.

g(HCOOH) < g(CH3COOH)

Исидор Траубе
(1860 – 1943)

Пьер Эмиль Дюкло
(1840 – 1904)

Слайд 19

аБсорбция - самопроизвольный процесс поглощения вещества (абсорбтива) всем объемом абсорбента

аДсорбция - самопроизвольный процесс накопления вещества (адсорбтива) на поверхности адсорбента

Слайд 20

Адсорбция на подвижных границах (жидкость – газ; жидкость – жидкость)
Величину адсорбции

в растворах можно определить по изменению σ.
Адсорбция растворенных веществ на поверхности жидких адсорбентов описывается уравнением Гиббса.

Слайд 21

Изотерма адсорбции Гиббса
Уравнение адсорбции Гиббса:
Для ПАВ:
σ < 0; g >0;

Г > 0 – адсорбция положительна.
Для ПИВ:
σ > 0; g < 0;
Г < 0 – адсорбция отрицательна.

Слайд 22

Адсорбция на неподвижных границах (твердое тело – газ;твердое тело – раствор)
Причиной

адсорбции на твердых телах является нескомпенсированность силовых полей молекул, в зонах деформации (активных центрах).

Адсорбцию разделяют на
физическую и химическую.

Слайд 23

Физическая адсорбция (ФАд) возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий и происходит на

активных центрах (во впадинах поверхности).
Химическая адсорбция (хемосорбция) (ХАд) осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата и приходится на выступы рельефа поверхности.
Различия:
1. ФАд – обратима, а ХАд – необратима;
2. С увеличением t величина ФАд уменьшается, а
ХАд увеличивается.

Активные центры физической (а) и химической (б) адсорбции

Слайд 24

Адсорбция (Г) на подвижной и неподвижной границах раздела описывается уравнением Ленгмюра
Г∞

– предельная адсорбция;
b – const, равная отношению констант скоростей десорбции и адсорбции.

Слайд 25

Адсорбция газов на твердой поверхности
Зависит от:
природы поверхности:
- неполярные (гидрофобные)

– сажа, актив. уголь, тальк;
- полярные (гидрофильные) – силикагель, алюмогель, глины, цеолиты.

2) площади поверхности.
Адсорбент тем эффективнее,
чем больше измельчение
и пористость.

Полярные вещества лучше адсорбируются на полярных адсорбентах

Слайд 26

3) природы поглощаемого газа или пара.
Лучше адсорбируется тот компонент, который

легче
сжижается (больше Ткип).
4)температуры. С повышением t адсорбция газов уменьшается.

Слайд 27

ИЗОБРЕТЕНИЕ, КОТОРОЕ СПАСЛО ТЫСЯЧИ ЖИЗНЕЙ
В 1915 году русский химик-органик, академик АН

СССР
ЗЕЛИНСКИЙ Н.Д. с инженером КУММАНТОМ А.
изобрели ПРОТИВОГАЗ

Зелинский Н.Д.
(1861 – 1953)

Слайд 28

Отличие от адсорбции газов – это конкуренции между растворителем и

растворенным веществом за возможность адсорбироваться на поверхности твердого адсорбента.

растворенное вещество

растворитель

молекула газа

Слайд 29

Молекулярная (неэлектролитов) адсорбция
Зависит от:
1) природы адсорбента. Полярные адсорбенты поглощают полярные вещества.

2) природы растворителя. Чем хуже растворитель смачивает поверхность и чем хуже растворяет вещество, тем лучше адсорбция растворенного вещества.
3) температуры. При повышении t адсорбция веществ из растворов уменьшается.

Слайд 30

Адсорбция ионов из растворов
в зависимости от природы адсорбента подразделяется на

ионную адсорбцию
и
ионнообменную адсорбцию

Слайд 31

Ионная адсорбция
По сравнению с молекулярной адсорбцией более сложный процесс.
В растворе 3

вида частиц конкурирующих за возможность адсорбироваться на поверхности твердого адсорбента.

анион

растворитель

катион

Слайд 32

Зависит от:
1) природы адсорбента. Чем более полярный адсорбент, тем лучше адсорбция

ионов.
2) природы иона:
а) чем больше rиона, тем меньше адсорбция;
Ионы одинакового заряда можно расположить в
лиотропные ряды: Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+
Cl- > Br- > NO3- > SCN- > OH-
уменьшение гидратации, усиление адсорбционных свойств
б)чем больше zиона, тем сильнее адсорбция

Слайд 33

Избирательная адсорбция ионов
правило Панета – Фаянса
Например: на AgI могут адсорбироваться

Ag+ и I-, а также изоморфные ионы: Cl-, Br-, CN-, CNS-. Обязательным является условие образования труднорастворимого соединения.

Фридрих Адольф
Панет
1887 – 1958

на кристаллической поверхности адсорбируются те ионы, которые способны достроить кристаллическую решетку и дают труднорастворимое соединение с ионами, входящими в кристалл.

Казимир Фаянс
1887 – 1975

Слайд 34

Ионообменная адсорбция
Ионообменная адсорбция – процесс, при котором твердый адсорбент обменивает

свои ионы на ионы того же знака из жидкого раствора.
Сорбенты, способные к обмену ионов, называют ионообменниками или ионитами.
Ионообменные смолы – нерастворимые ВМС, способные набухать в водных растворах, поглощая значительное количество воды, и высвобождать ионы в процессе электролитической диссоциации.

Слайд 35

Катиониты – нерастворимые многоосновные кислоты; обменивают катионы.
R – SO3-H+

Аниониты - нерастворимые многоатомные основания; они обменивают анионы.
R – N(CH3)3+ – OH-
Амфортерные иониты содержат и катионные и анионные обмениваемые группы.
H+SO3-– R– N(CH3)3+ OH-.

Слайд 36

Схема ионообменного процесса на
катионите : R–SO3–H+ + NaCl ↔ R–SO3–Na+

+ HCl
анионите:
R–N(CH3)3–OH- + HCl ↔ R–N(CH3)3–Cl- + H2O

Поверхностные явления

Содержание

Поверхностные явления – эффекты и особенности поведения веществ, которые наблюдаются на

Молекулы на поверхности стремятся «втянуться» внутрь – поверхность раздела уменьшается,

Физический смысл поверхностного натяжения Энергетическая трактовка: поверхностное натяжение равно работе, затраченной

Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости в свободном падении принимает сферическую форму.

Факторы, влияющие на поверхностное натяжение1) ТемператураС увеличением температуры σ уменьшается. Температура,

3) Природа и концентрация растворенных веществ По влиянию на поверхностное натяжение

ПИВ - неорганические вещества (электролиты)Ионы хорошо гидратируются, поэтому втягиваются в

неполярные части имеют углеводородную структуру (радикал); полярные содержат электрофильные атомы (O,

Молекулы ПАВ самопроизвольно ориентируются на поверхности раздела фаз. Ирвинг Ленгмюр

В результате уменьшается ΔП для соседних фаз, что, по

Действующее вещество - симетикон обладает свойствами ПАВ. уменьшает σ на

Острую дыхательную недостаточность, включая АТИПИЧНУЮ ПНЕВМОНИЮ (SARS), можно лечить, вдыхая искусственный

Количественной мерой способности ПАВ понижать поверхностное натяжение на границе раздела

Правило Дюкло – Траубе: в рядах предельных жирных кислот и спиртов

аБсорбция - самопроизвольный процесс поглощения вещества (абсорбтива) всем объемом абсорбента

Адсорбция на подвижных границах (жидкость – газ; жидкость – жидкость) Величину адсорбции

Изотерма адсорбции Гиббса Уравнение адсорбции Гиббса:Для ПАВ: σ < 0; g >0;

Адсорбция на неподвижных границах (твердое тело – газ;твердое тело – раствор)Причиной

Физическая адсорбция (ФАд) возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий и происходит на

Адсорбция (Г) на подвижной и неподвижной границах раздела описывается уравнением ЛенгмюраГ∞

Адсорбция газов на твердой поверхностиЗависит от:природы поверхности: - неполярные (гидрофобные)

3) природы поглощаемого газа или пара. Лучше адсорбируется тот компонент, который

ИЗОБРЕТЕНИЕ, КОТОРОЕ СПАСЛО ТЫСЯЧИ ЖИЗНЕЙВ 1915 году русский химик-органик, академик АН

Отличие от адсорбции газов – это конкуренции между растворителем и

Молекулярная (неэлектролитов) адсорбцияЗависит от:1) природы адсорбента. Полярные адсорбенты поглощают полярные вещества.

Адсорбция ионов из растворов в зависимости от природы адсорбента подразделяется на

Ионная адсорбцияПо сравнению с молекулярной адсорбцией более сложный процесс.В растворе 3

Зависит от:1) природы адсорбента. Чем более полярный адсорбент, тем лучше адсорбция

Избирательная адсорбция ионовправило Панета – Фаянса Например: на AgI могут адсорбироваться

Ионообменная адсорбция Ионообменная адсорбция – процесс, при котором твердый адсорбент обменивает

Катиониты – нерастворимые многоосновные кислоты; обменивают катионы. R – SO3-H+

Схема ионообменного процесса на катионите : R–SO3–H+ + NaCl ↔ R–SO3–Na+

Похожие презентации

Физический смысл поверхностного натяжения
Энергетическая трактовка: поверхностное натяжение равно работе, затраченной

Факторы, влияющие на поверхностное натяжение
1) Температура
С увеличением температуры σ уменьшается.
Температура,

3) Природа и концентрация растворенных веществ
По влиянию на поверхностное натяжение

ПИВ - неорганические вещества (электролиты)
Ионы хорошо гидратируются, поэтому втягиваются в

неполярные части имеют углеводородную структуру (радикал);
полярные содержат электрофильные атомы (O,

Молекулы ПАВ самопроизвольно ориентируются на поверхности раздела фаз.
Ирвинг Ленгмюр

В результате уменьшается ΔП
для соседних фаз, что, по

Действующее вещество - симетикон обладает свойствами ПАВ.
уменьшает σ на

Адсорбция на подвижных границах (жидкость – газ; жидкость – жидкость)
Величину адсорбции

Изотерма адсорбции Гиббса
Уравнение адсорбции Гиббса:
Для ПАВ:
σ < 0; g >0;

Адсорбция на неподвижных границах (твердое тело – газ;твердое тело – раствор)
Причиной

Адсорбция (Г) на подвижной и неподвижной границах раздела описывается уравнением Ленгмюра
Г∞

Адсорбция газов на твердой поверхности
Зависит от:
природы поверхности:
- неполярные (гидрофобные)

3) природы поглощаемого газа или пара.
Лучше адсорбируется тот компонент, который

ИЗОБРЕТЕНИЕ, КОТОРОЕ СПАСЛО ТЫСЯЧИ ЖИЗНЕЙ
В 1915 году русский химик-органик, академик АН

Молекулярная (неэлектролитов) адсорбция
Зависит от:
1) природы адсорбента. Полярные адсорбенты поглощают полярные вещества.

Адсорбция ионов из растворов
в зависимости от природы адсорбента подразделяется на

Ионная адсорбция
По сравнению с молекулярной адсорбцией более сложный процесс.
В растворе 3

Зависит от:
1) природы адсорбента. Чем более полярный адсорбент, тем лучше адсорбция

Избирательная адсорбция ионов
правило Панета – Фаянса
Например: на AgI могут адсорбироваться

Ионообменная адсорбция
Ионообменная адсорбция – процесс, при котором твердый адсорбент обменивает

Катиониты – нерастворимые многоосновные кислоты; обменивают катионы.
R – SO3-H+

Схема ионообменного процесса на
катионите : R–SO3–H+ + NaCl ↔ R–SO3–Na+