Előadás "Colloidal Systems"
Előadás "Colloid systems"
terv:
A kolloid kémia tárgya és jelentősége.
Diszpergáló rendszerek.
A kolloid micella szerkezete.
A liofil koloidok (SR) előállítására szolgáló eljárások.
A kolloid kémia a diszpergáló rendszerek és a felszíni jelenségek tudománya. a kapcsolódási pontokon.
A kolloid kémia a valódi testek kémiája. Mivel az élettelen és élettelen természetű tárgyak, az ember által létrehozott és használt anyagok és termékek szinte mindig elszórt állapotban vannak. azaz összetételük kis részecskéket, vékony filmeket, membránokat, szálakat tartalmaz, jól definiált interfészekkel. Ugyanakkor a felszíni jelenségek és a diszpergáló rendszerek szintén messze vannak a Földtől. Például a csillagközi anyag gáz-porfelhõ. A meteorológiai jelenségek - villámcsapások, eső, hó, jégeső, köd és mások - kolloid folyamatok.
A kolloid kémia a műanyagok előállításának tudományos alapja. gumi, szintetikus szálak, ragasztók, festékek és építőanyagok, élelmiszerek, gyógyszerek stb. Gyakorlatilag nincs olyan iparág, amely bizonyos mértékig nem működött volna kolloid rendszerekkel.
A kolloidkémia szerepe a környezetvédelem komplex problémáinak megoldásában is nagyszerű. beleértve a szennyvízkezelést, a vízkezelést, az aeroszolos csapdázást. küzd a talaj eróziójával stb.
Kolloidkémiában nyit új megközelítések a tanulmány a történelem, a földkéreg, a létesítmény közötti kapcsolatok a kolloid-kémiai tulajdonságai, a talaj és a termékenység, tisztázni feltételeit a megjelenése az élet, a megélhetési mechanizmusokat; ez a modern biológia egyik alapja. földtudomány, geológia, meteorológia. Együtt biokémia és fizikai kémia polimerek ez az alapja a tanítás az eredete és fejlődése az élet a Földön. Az a tény, hogy minden élő rendszer rendkívül diszperzív, hangsúlyozza a kolloidkémia fontosságát a modern fejlődés szempontjából.
Hatalmas jelentőségét kolloid folyamatok a mezőgazdaságban (létrehozása füst és a köd, hogy ellenőrizzék a mezőgazdasági kártevők. Szemcsezése műtrágya, talajszerkezetet javító, stb). Főzés folyamatok: aging zselék (cherstvlenie kenyeret, elválasztása a folyékony zselé, zselék, stb), adszorpciós (fehérítés erőleves) utalnak kolloid folyamatok hátterében sütés, borkészítés, sör és egyéb élelmiszer-ipari.
2. Diszpergáló rendszerek.
A diszpergáló rendszerek olyan rendszerek, amelyekben egy anyag különböző méretű részecskék formájában kerül felosztásra egy másik anyagban.
A diszpergált rendszerekben a diszpergált fázis (DF) megkülönböztethető - finoman eloszlatott anyag és diszperziós közeg (DS) - homogén anyag. amelyben a diszpergált fázis eloszlik (agyagot tartalmazó sáros vizekben, a DF szilárd agyagrészecskék, és a DW a víz).
A diszpergáló rendszerek egyik fontos jellemzője a diszperzió mértéke - a diszpergált fázis átlagos részecskemérete.
A diszperziós rendszerek következő osztályai általában a diszperzió mértékétől függnek:
A durva diszpergált rendszerek olyan rendszerek, amelyek diszpergált fázisú részecskemérete meghaladja a 10-7 m-t (szuszpenziók és emulziók).
A kolloid rendszerek olyan rendszerek, amelyek diszpergált fázis részecskemérete 10 -7 -10 -9 m, ezek mikroheterogén rendszerek, amelyek jól fejlett határfelületen vannak. A részecskék a gravitáció hatására nem oldódnak le, papírszűrőn keresztül mennek keresztül, de növényi és állati membránok késik. Például fehérjeoldatok. talajkolloidok stb.
Néha molekulárisan (ionosan) diszpergáló rendszereket izolálnak, amelyek szigorúan igaz megoldások. azaz Homogén rendszerek, mivel nincsenek fázis interfészeik. A diszpergált fázis részecskemérete kisebb, mint 10-9 m. Az oldott anyag molekulák vagy ionok formájában van. Például elektrolitok, cukrok oldatai.
A kolloid rendszerek viszont. Ezek két csoportra oszthatók, élesen eltérő karakter interakciók részecskéi között a diszpergált fázis és a diszperziós közeg - vagy liofil kolloidok (szolok) és megoldások nagy molekulájú vegyületek (BMC), a korábban úgynevezett liofil kolloidok.
A lyófób kolloidok közé tartoznak azok a rendszerek, amelyekben a diszpergált fázis részecskéi gyengén kölcsönhatásba lépnek a diszperziós közeggel; ezek a rendszerek csak az energiaköltségekkel nyerhetők és stabilizálók jelenlétében csak stabilak.
Az IUD-oldatok spontán alakulnak ki a diszpergált fázis részecskéinek a diszperziós közeggel való erős kölcsönhatása miatt, és képesek stabilitást fenntartani stabilitást.
A lyofób kolloidok és az IUD-oldatok szintén különböznek a részecskék szerkezetében. amelyek a diszpergált fázist alkotják. A lyophobic kolloidok esetében az egységszerkezet összetett, többkomponensű, változó összetételű aggregátum - egy micella. a BMC - makromolekulák megoldásaihoz.
A diszpergáló rendszerek olyan csoportokba vannak osztva, amelyek a természetben és a diszpergált fázis és a diszperziós táptalaj összesített állapotában különböznek egymástól:
- ha a diszperziós közeg folyadék, és a diszperz fázis szilárd részecskék, akkor a rendszert szuszpenziónak vagy szuszpenziónak nevezik;
- ha a diszpergált fázis folyadék cseppje. akkor a rendszert emulziónak nevezik. Az emulziók kétféleképpen oszlanak meg: közvetlen. vagy "olaj a vízben" (amikor a diszpergált fázis egy apoláris folyadék és a diszperziós közeg egy poláris folyadék) és az inverz. vagy "víz az olajban" (amikor a poláris folyadék diszpergálódik nem poláros).
A diszpergáló rendszerek között a habot (gáz a folyadékban diszpergálják) és porózus testeket (egy szilárd fázist, amelyben gáz vagy folyadék diszpergálódik) szintén izoláltak. A diszperzsi rendszerek fő típusait a táblázat tartalmazza.
3.Stroenie kolloid micella.
A liofil koloidák DF részecskéi összetett szerkezetűek, a DF összetételétől függően. DS és a kolloid oldat megszerzésének feltételei. A stabil szolok előállításához szükséges feltétel a harmadik komponens jelenléte, amely stabilizáló szerepet játszik.
A diszpergált részecske-micella a következőkből áll:
mag. kristályos vagy folyékony állapotban;
potenciálisan meghatározó ionok monomolekuláris adszorpciós rétege;
folyékony héj, tömörítve a részecske felületén, és fokozatosan átalakulnak egy közönséges diszperziós közegbe;
határozottan kötődő ellentétek rétege. azaz ionokat, amelyek a potenciálisan meghatározó ionok töltésének jelével ellentétes töltést hordoznak;
az ellenionok diffúziós rétege szabadon eltolható elektroforézissel vagy elektro-mosmózissal.
Minden ilyen rendszert micellának neveznek.
A lyofób kolloidok szerkezeti egysége - micellák szerkezete - csak vázlatosan mutatható be, mivel a micellának nincs határozott összetétele. Vizsgáljuk meg a kolloid micellák szerkezetét ezüst-jodid-hidroszol példa alkalmazásával. amelyet ezüst-nitrát és kálium-jodid híg oldatainak kölcsönhatásából nyertek:
Az ezüst-jodid-szál kolloidális micelláját Agi mikrokristály alkotja. amely képes az Ag + vagy I - kationok környezeti szelektív adszorpciójára. Stabil szol előállításához szükséges, hogy az AgNO3 vagy KI elektrolitok egyike stabilizátorként jelen van.
Ha a reakciót a kálium-jodid feletti mennyiségben végezzük, akkor a kristály I -; Az ezüst-nitrát feleslegével a mikrokristály adszorbeálja az Ag + ionokat. Ennek eredményeképpen a mikrokristály negatív vagy pozitív töltést kap.
Az oldhatatlan AgI molekulák egy kolloidális részecske (micella) m (AgI) magját alkotják.
ionok adszorbeált a felszínen a kernel I - (általában adszorbeálja azok ionok lépnek az összetétele a mag, vagyis ebben az esetben, vagy Ag + I -), tájékoztatva őt negatív töltés. Teljesítik a mag kristályrácsát, és határozottan belépnek a szerkezetébe. adszorpciós egységet képez [AgI] · nI-. A mag felszínén adszorbeált ionokat és megfelelő töltést biztosító ionokat potenciálisan meghatározó ionoknak neveznek.
Adszorbeált vonzza a potenciális meghatározó ionok oldatból ellenionok ellenkező előjelű ionok (K +), ahol egy része (n-x) részecskén adszorbeált m [AgJ] · Ni- · (n-x) K +> x-. Kernel + adszorpciós réteg = granulátum.
Az ellenionok fennmaradó része ionok diffúz rétege.
Az adszorpciós és diffúz rétegű sejtmag egy micellát jelent.
Vázlatosan micella jodid-szolt kapott feleslegben kálium-jodid (potenciális meghatározó ionok - anionok I - számláló - K + ionok.) Lehet az alábbiak szerint ábrázolható:
2. Ha ezüst-jodid-sót kapnak ezüst-nitrát feleslegben, akkor a kolloid részecskék pozitív töltéssel rendelkeznek: