Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
1
Коллоидная химия
Дисперсная система
Дисперсная фаза
(раздробленная часть
дисперсной системы)
Дисперсионная среда
(непрерывная часть дисперсной системы)
Коллоидная химия – наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах.
Дисперсные системы – гетерогенные системы, в которых одна из фаз находится в дисперсном (раздробленном состоянии).
Поверхностные явления – совокупность явлений, связанных с физическими особенностями границ раздела между соприкасающимися фазами.
2 слайд
2
Признаки объектов коллоидной химии
1. Гетерогенность (многофазность).
2. Дисперсность (раздробленность).
3 слайд
3
Меры дисперсности
Поперечный размер частицы (а) – диаметр для сферических частиц (d) и длина ребра для кубических частиц (l).
Дисперсность (D) – величина, обратная поперечному размеру частицы: D=1/a.
Удельная поверхность (Sуд) – межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема или массы дисперсной фазы:
4 слайд
4
Зависимость удельной поверхности от размера частиц
I – молекулярные системы (истинные растворы)
a < 10-9
II – высокодисперсные, коллоидные (наносистемы)
10-9 < a < 10-7
III – среднедисперсные (микрогетерогенные)
10-7 < a < 10-5
IV – грубодисперсные
a > 10-5
5 слайд
5
Пример:
Дисперсность частиц коллоидного золота 108 м-1. Принимая частицы золота в виде кубиков определить, какую поверхность они могут покрыть, если их плотно уложить в один слой. Масса коллоидных частиц золота 1 г. Плотность золота 19,6·103 кг/м3.
Решение:
1. Общая поверхность частиц коллоидного золота S = Sуд·V.
2. Удельная поверхность кубических частиц Sуд = 6D.
3. Объем золота равен V = m/ρ.
Тогда:
6 слайд
6
Особенности коллоидных систем
1. Избыточная поверхностная энергия GS
При увеличении дисперсности увеличивается удельная поверхность частиц дисперсной фазы, большая часть всех молекул или атомов находится на поверхности раздела фаз в несимметричном силовом поле, что приводит к возникновению избыточной поверхностной энергии.
2. Термодинамическая неустойчивость
3. Невоспроизводимость (индивидуальность)
4. Способность к структурообразованию
7 слайд
7
Виды дисперсных систем
8 слайд
8
Получение дисперсных систем
Диспергационные методы
измельчение крупных образцов вещества до частиц дисперсных размеров;
химический состав и агрегатное состояние вещества не меняется;
затрачивается внешняя работа;
используют для получения грубодисперсных систем – производство цемента (1 млрд.т в год), измельчении руд полезных ископаемых, помол муки и т.д.
9 слайд
9
Для облегчения диспергирования используют понизители твердости (электролиты, эмульсии, ПАВ и др.)
Понизители твердости составляют 0,1 % от общей массы измельчаемых веществ и при этом снижают энергозатраты на получение дисперсных систем более чем в два раза.
10 слайд
10
основаны на ассоциации молекул в агрегаты из истинных растворов;
используют для получения высокодисперсных систем;
не требуют затраты внешней работы;
появление новой фазы происходит при пересыщении среды.
Конденсационные методы
11 слайд
11
Стадии конденсации
1. Зародышеобразование - возникновение центров кристаллизации в пересыщенном растворе; зародыши образуются тем легче, чем больше чужеродных частиц.
2. Рост зародышей.
3. Формирование слоя стабилизатора (ДЭС).
12 слайд
12
1. Метод конденсации из паров – образование тумана в газовой фазе при понижении температуры.
Образование тумана, облаков, производство H2SO4, H3PO4.
Физические конденсационные методы
2. Метод замены растворителя – раствор вещества приливают к жидкости, в которой это вещество практически не растворимо.
Получение гидрозолей серы, холестерина, канифоли и др.
13 слайд
13
1. Реакции восстановления (получение золей Au, Ag, Pt).
Восстановление аурата натрия формальдегидом.
2NaAuO2 + 3HCOH + Na2CO3 = 2Au + 3HCOONa +NaHCO3 + H2O
Строение мицеллы :
Химические конденсационные методы
Методы основаны на образовании м.р.с. в результате протекания химических реакций.
14 слайд
14
2. Реакции обмена.
Получение золя иодида серебра.
AgNO3 + KJ(изб.) = AgJ↓ + KNO3
Строение мицеллы:
15 слайд
15
3. Реакции окисления
Образование золя серы.
2H2Sр-р + O2 = 2S ↓+ 2H2O
Строение мицеллы:
16 слайд
16
4. Реакции гидролиза
Получение золя гидроксида железа.
FeCl3 + 3H2O = Fe(OH)3 ↓ + 3HCl
Cтроение мицеллы:
17 слайд
17
Метод пептизации
Пептизация – метод, основанный на переводе в коллоидный раствор осадков, первичные размеры которых уже имеют размеры высокодисперсных систем.
Суть метода: свежевыпавший рыхлый осадок переводят в золь путем обработки пептизаторами (растворами электролитов, ПАВ, растворителем).
18 слайд
18
Низкомолекулярные примеси (чужеродные электролиты) разрушают коллоидные системы.
Диализ – отделение золей от низкомолекулярных примесей с помощью полупроницаемой мембраны.
Электродиализ – диализ, ускоренный внешним электрическим полем.
Ультрафильтрация – электродиализ под давлением (гемодиализ).
Методы очистки дисперсных систем
19 слайд
19
Особенности коллоидных растворов
Опалесценция (светорассеяние) наблюдается когда λ > d.
Чем короче длина волны падающего света, тем больше рассеяние.
400 нм - синий, 780 нм - красный
При боковом свечении дисперсные системы имеют голубоватую окраску (атмосфера Земли), а в проходящем свете – красноватую (восход и закат Солнца).
Светомаскировка - синий свет.
Сигнализация – красный, оранжевый свет.
Окраска драгоценных камней и самоцветов
Рубин – коллоидный раствор Cr или Au в Al2O3,
Сапфир - коллоидный раствор Ti в Al2O3,
Аметист – коллоидный раствор Mn в SiO2.
20 слайд
20
Электрокинетический потенциал (дзета-потенциал) – потенциал, возникающий на границе скольжения АВ при относительном перемещении фаз в электрическом поле.
2. Способность к электрофорезу - явление перемещения частиц ДФ относительно неподвижной ДС по действием внешнего электрического поля.
Причина электрофореза - наличие двойного электрического слоя (ДЭС) на поверхности частиц ДФ.
21 слайд
21
Строение коллоидных мицелл
Мицелла – частица дисперсной фазы вместе с ДЭС.
Внутренняя часть мицеллы - агрегат, состоящий из большого числа молекул или атомов м.р.с.
Агрегат электронейтрален, но адсорбирует на своей поверхности ионы из раствора – ПОИ.
Правило Фаянса-Пескова:
«На твердой поверхности агрегата в первую очередь адсорбируются ионы, которые:
входят в состав агрегата;
способны достраивать кристаллическую решетку агрегата;
образуют малорастворимое соединение с ионами агрегата;
изоморфны с ионами агрегата.»
22 слайд
22
Агрегат вместе с ПОИ составляет ядро мицеллы. Заряженное ядро мицеллы, притягивает ПИ из раствора. Часть ПИ образует адсорбционный слой.
Ядро с ПИ плотной части ДЭС образуют гранулу или коллоидную частицу. Знак заряда коллоидной частицы определяется знаком заряда ПОИ.
Коллоидную частицу окружают ПИ диффузной слоя – остальная часть ПИ, подвергающихся броуновскому движению и менее прочно связанная с ядром.
В целом образуется мицелла. Мицелла в отличие от коллоидной частицы электронейтральна.
23 слайд
23
Пример 1:
AgNO3 – электролит-стабилизатор
Ag+ – ПОИ, – ПИ
24 слайд
24
Устойчивость – неизменность во времени основных параметров дисперсной системы: степени дисперсности и равномерного распределения частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде.
Коагуляция – процесс разрушения коллоидных систем за счет слипания частиц, образования более крупных агрегатов с потерей устойчивости и последующим разделением фаз.
Устойчивость и коагуляция дисперсных систем
25 слайд
25
Коагуляция золей электролитами
Правила электролитной коагуляции
Все электролиты при определенной концентрации могут вызвать коагуляцию золя.
Правило знака заряда: коагуляцию золя вызывает тот ион электролита, знак заряда которого противоположен заряду коллоидной частицы.
Этот ион называют ионом-коагулятором.
Каждый электролит по отношению к коллоидному раствору обладает порогом коагуляции (коагулирующей способностью).
26 слайд
26
Порог коагуляции (γ, Скр) – наименьшая концентрация электролита, достаточная для того, чтобы вызвать коагуляцию золя
Коагулирующая способность (Р) – величина, обратная порогу коагуляции
Влияние заряда иона-коагулятора (правило Шульце-Гарди): коагулирующая способность электролита возрастает с увеличением заряда иона – коагулятора
n = 2 ÷ 6
27 слайд
27
Пример решения задания
Золь гидроксида цинка получен путем сливания растворов ZnCl2 и NaOH. Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если пороги коагуляции растворов электролитов следующие:
Решение: Определим знак заряда частиц золя.
Так как анионы всех электролитов одновалентны, а их пороги коагуляции разные, то коагуляцию золя вызывают катионы электролитов.
В данном случае: чем выше заряд катиона, тем меньше порог коагуляции (справедливо правило Шульце – Гарди). Следовательно, согласно «правилу знака заряда», заряд коллоидной частицы отрицательный.
Следовательно, ПОИ – ОН-, ПИ – Na+.
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
6 656 120 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Зайцева Ольга Александровна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
300/600 ч.
Курс профессиональной переподготовки
600 ч.
Курс повышения квалификации
72/180 ч.
Мини-курс
10 ч.
Мини-курс
4 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.