Curs "Sisteme coloidale"

Curs "Sisteme coloidale"

Plan:

  1. Subiectul și semnificația chimiei coloidale.

  2. Dispozitive de dispersie.

  3. Structura micelii coloide.

  4. Metode de obținere a coloidelor lyofobe (SR).






Chimia coloidală este știința sistemelor de dispersie și a fenomenelor de suprafață. apărute la interfețe.

Chimia coloidă este chimia corpurilor reale. Deoarece obiectele reale de natură animată și neînsuflețită, produse și materiale create și folosite de om, sunt aproape întotdeauna într-o stare dispersată. adică conțin în compoziția lor particule mici, filme subțiri, membrane, fibre cu interfețe bine definite. În același timp, fenomenele de suprafață și sistemele de dispersie se găsesc și departe de Pământ. De exemplu, materia interstelară este nori de gaz-praf. Fenomenele meteorologice - descărcări de trăsnet, ploaie, zăpadă, grindină, ceață și altele - sunt procese coloidale.

Chimia coloidală este baza științifică pentru producția de materiale plastice. cauciuc, fibre sintetice, adezivi, vopsele și lacuri și materiale de construcție, alimente, medicamente etc. Practic, nu există un domeniu al industriei care, într-o oarecare măsură, nu ar fi avut afaceri cu sisteme coloidale.

Rolul chimiei coloidale în rezolvarea problemelor complexe ale protecției mediului este de asemenea mare. inclusiv tratarea apei uzate, tratarea apei, captarea aerosolilor. lupta cu eroziunea solurilor etc.

chimie coloid deschide noi abordari pentru studiul istoriei scoarța terestră, stabilirea relațiilor dintre proprietățile coloidale-chimice ale solului și a fertilității sale, să clarifice condițiile pentru apariția vieții, mecanisme de mijloace de trai; este una dintre fundamentele principale ale biologiei moderne. știința solului, geologia, meteorologia. Împreună cu biochimia și fizicochimia polimerilor, ea formează baza doctrinei originii și dezvoltării vieții pe Pământ. Faptul că toate sistemele vii sunt foarte dispersate, subliniază importanța chimiei coloidale pentru dezvoltarea modernă în general.

Importanța imensă a proceselor coloidale în agricultură (crearea de fum și ceții pentru controlul dăunătorilor agricoli, granularea îngrășămintelor, îmbunătățirea structurii solului etc.). procese de gătit: geluri de îmbătrânire (pâine cherstvlenie, separare de jeleu lichid, jeleuri, etc.), adsorbție (bulioane de albire) se referă la procesele care stau la baza coloidale de coacere, producerea vinului, berii și alte industrii alimentare.

2. Sisteme dispersate.

Sistemele dispersate sunt sisteme în care o substanță sub formă de particule de mărimi diferite este distribuită într-o altă substanță.

În sistemele dispersate, se disting faza dispersată (DF) - o substanță fin divizată și un mediu dispersant (DS) - o substanță omogenă. în care faza dispersată este distribuită (în apă murdară care conține argilă, DF este particule solide de argilă și DW este apă).

O caracteristică importantă a sistemelor de dispersie este gradul de dispersie - dimensiunea medie a particulelor fazei dispersate.

Următoarele clase de sisteme de dispersie sunt de obicei distincționate în funcție de gradul de dispersie:

Sistemele dispersate discret sunt sisteme ale căror dimensiuni ale particulelor de fază dispersate depășesc 10 - 7 m (suspensii și emulsii).

Sistemele coloidale sunt sisteme ale căror dimensiuni ale particulelor dispersate sunt de 10 -7 -10-9 m. Acestea sunt sisteme microheterogene cu o interfață bine dezvoltată între faze. Particulele lor nu se așează sub acțiunea gravitației, trec prin filtre de hârtie, dar sunt întârziate de membranele de plante și animale. De exemplu, soluții proteice. solurile coloide etc.







Uneori sunt izolate sistemele de dispersie moleculară (ionic), care, strict vorbind, sunt soluții adevărate. și anume Sisteme omogene, deoarece nu au interfețe de fază. Dimensiunea particulelor fazei dispersate este mai mică de 10-9 m. Substanța dizolvată este sub formă de molecule sau ioni. De exemplu, soluții de electroliți, zaharuri.

Sistemele coloidale, la rândul lor. Acestea sunt împărțite în două grupe, brusc diferite în interacțiunile de caractere între particulele fazei dispersate și mediul de dispersie - coloizi lyophobic (coloizilor) și soluții de compuși cu masa moleculară înaltă (BMC), numite anterior coloizi liofilizați.

[0003] Coloizii lyofobi includ sisteme în care particulele fazei dispersate interacționează slab cu mediul de dispersie; aceste sisteme pot fi obținute numai cu consumul de energie și sunt stabile numai în prezența stabilizatorilor.

Soluțiile de IUD se formează spontan datorită interacțiunii puternice a particulelor din faza dispersată cu mediul de dispersie și sunt capabile să mențină stabilitatea fără stabilizatori.

Lydiae coloide și soluții DIU diferă, de asemenea, în structura particulelor. care constituie faza dispersată. Pentru coloizii lyofobi, structura unitară este un agregat complex multicomponent cu compoziție variabilă - o micelă. pentru soluții de BMC - macromolecule.

Sistemele dispersate sunt împărțite în grupuri care diferă în natură și în starea agregată a fazei dispersate și a mediului de dispersie:

- dacă mediul de dispersie este un lichid, iar faza de dispersie este particule solide, sistemul este numit suspensie sau suspensie;

- dacă faza dispersată este o picătură de lichid. atunci sistemul este numit o emulsie. Emulsiile, la rândul lor, sunt împărțite în două tipuri: direct. sau "ulei în apă" (când faza dispersată este un lichid apolar și mediul de dispersie este un lichid polar) și invers. sau "apă în ulei" (când lichidul polar este dispersat în nepolar).

Printre sistemele de dispersie se izolează spuma (gazul este dispersat în lichid) și corpurile poroase (o fază solidă în care este dispersat gazul sau lichidul). Principalele tipuri de sisteme dispersate sunt prezentate în tabel.

3. micelă coloidă de ștroenie.

Particulele DF în coloizi lyofobi au o structură complexă, în funcție de compoziția DF. DS și condițiile de obținere a unei soluții coloidale. O condiție necesară pentru obținerea solurilor stabile este prezența celui de-al treilea component, care joacă rolul unui stabilizator.

Partea dispersată - micelă constă din:

    1. core. în stare cristalină sau lichidă;

    2. un strat de adsorbție monomolecular de ioni care determină potențialul;

    3. lichid, mai compactat la suprafața particulei și transformându-se treptat într-un mediu obișnuit de dispersie;

    4. ferm legat strat de contraioni. și anume ioni care poartă o încărcătură opusă semnului încărcăturii ionilor determinanți potențiali;

    5. stratul de difuzie al contraionilor schimbat în mod liber prin electroforeză sau electroosmoză.

Un astfel de sistem este numit micelă.

Structura unității structurale de coloizi lyofobi - miceli - poate fi arătată doar schematic, deoarece micelia nu are o compoziție definită. Să luăm în considerare structura unei micale coloidale, utilizând exemplul hidrozolului de iodură de argint. obținute prin interacțiunea dintre soluțiile diluate de azotat de argint și iodură de potasiu:

Micela coloidală a solului de iodură de argint este formată dintr-un microcristal Agl. care este capabilă de adsorbție selectivă din mediul de cationi Ag + sau I -. Pentru a obține un sol stabil, este necesar ca unul dintre electroliții AgNO3 sau KI să fie prezent în exces ca stabilizator.

Dacă reacția este efectuată în exces de iodură de potasiu, cristalul va adsorbi I -; Cu un exces de azotat de argint, microcristalul adsorbționează ionii Ag +. Ca rezultat, microcristalul dobândește o taxă negativă sau pozitivă.

Moleculele Agl insolubile formează nucleul unei particule coloidale (micelă) m [Agl].

ionii sunt adsorbiți pe suprafața nucleului I - (de obicei, adsoarbe acei ioni care intră în compoziția miezului, adică, în acest caz, sau Ag + I -), informându-l sarcina negativa. Ei completează rețeaua cristalină a nucleului, intră ferm în structura sa. formând un strat de adsorbție [Agl] · nI-. Ioni adsorbiți pe suprafața nucleului și dându-i o încărcătură corespunzătoare se numesc ioni determinanți potențiali.

Adsorbit atrag ionii potențiali care determină din contraioni soluție de ioni de semn opus (K +), în care o porțiune (n-x), adsorbite pe m particulei [AgI] · · Ni (n-x) K +> x-. Kernel + strat de adsorbție = granule.

Partea rămasă a contraionilor formează un strat difuz de ioni.

Un nucleu cu straturi de adsorbție și difuză reprezintă o micelă.

Schematic micelelor sol iodură de argint obținută într-un exces de iodură de potasiu (ioni. Potențiali care determină - anioni I - contra - K + ioni) poate fi descrisă după cum urmează:

2. Când se obține sol de iodură de argint într-un exces de azotat de argint, particulele coloidale vor avea o încărcătură pozitivă:







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: