Синтез гидрофобных дисперсных систем (суспензий, золей, в том числе аэрозолей, эмульсий) осуществляют методами диспергирования и конденсации. Диспергирование твердых и жидких веществ в выбранных средах проводят в шаровых и коллоидных мельницах вибропомола, ультразвуковых установках и др. Эффект усиливается при введение в среду ПАВ (эффект Ребиндера). Конденсационные методы основаны на физической или химической конденсации атомов или молекул с последующим образованием новой фазы в виде дисперсных частиц, распределенных в объёме среды (газообразной, жидкой или твердой).
Работа содержит 1 файл
Глава 7. Строение мицеллы гидрофобного золя. Коагуляция гидрофобного золя
Синтез гидрофобных дисперсных систем (суспензий, золей, в том числе аэрозолей, эмульсий) осуществляют методами диспергирования и конденсации. Диспергирование твердых и жидких веществ в выбранных средах проводят в шаровых и коллоидных мельницах вибропомола, ультразвуковых установках и др. Эффект усиливается при введение в среду ПАВ (эффект Ребиндера). Конденсационные методы основаны на физической или химической конденсации атомов или молекул с последующим образованием новой фазы в виде дисперсных частиц, распределенных в объёме среды (газообразной, жидкой или твердой).
Мицелла
Методом физической конденсации получают золи, дымы, дисперсные металлы. При химической конденсации частицы новой фазы образуются в результате протекания в системе химической реакции с образованием малорастворимых соединений.
Гидрофобные дисперсные системы термодинамически неустойчивы, так как частицы дисперсной фазы склонны к агрегации. Их термодинамическая агрегативная неустойчивость обусловлена избытком поверхностной энергии. Межфазное поверхностное натяжение в гидрофобных системах больше рассчитанного по соотношению Ребиндера-Щукина. Поэтому они не могут быть получены самопроизвольным диспергированием как лиофильные системы; для их образования должна быть затрачена внешняя энергия.
Укрупнение частиц дисперсной фазы при потере агрегативной устойчивости достигается в результате изотермической перегонки (растворение мелких и рост крупных частиц в соответствии с уравнением Кельвина) или за счет слипания (слияния) частиц – коагуляции. Наиболее распространен процесс коагуляции. В зависимости от природы системы и концентрации дисперсной фазы этот процесс может заканчиваться или осаждением частиц, или структурообразованием.
Гидрофобные дисперсные системы характеризуются кинетической агрегативной устойчивостью, определяемой скоростью процесса коагуляции. Кинетика коагуляции определяется уравнением Смолуховского:
где — суммарное число частиц дисперсной фазы ко времени τ; — первоначальное число частиц; — время половинной коагуляции; К – константа скорости коагуляции.
Константа К определяется соотношением
где Кб – константа скорости быстрой коагуляции; Р – стерический множитель, учитывающий благоприятные пространственные расположения частиц при столкновении; ΔЕ – энергия взаимодействия частиц, или потенциальный барьер; κ — константа Больцмана; η – вязкость дисперсионной среды.
СТРОЕНИЕ МИЦЕЛЛЫ — урок 1
Константа скорости коагуляции К (константа скорости медленной коагуляции) является мерой кинетической агрегативной устойчивости. Если ΔЕ=0 и Р=1, то эта константа равна константе скорости быстрой коагуляции, зависящей от вязкости среды и температуры системы. Если ΔЕ≠0 и Р≠1, то не все соударения частиц эффективны, и происходит медленная коагуляция. Замедление коагуляции, обусловленное потенциальным барьером, характеризуется фактором устойчивости, или коэффициентом стабильности:
При значительном потенциальном барьере может наступить такое состояние системы, когда скорость агрегации частиц равна скорости дезагрегации и система окажется термодинамически устойчивой к коагуляции.
Таким образом, агрегативная устойчивость коллоидных систем обуславливается термодинамическими и кинетическими факторами. Термодинамические факторы, действие которых направлено на снижение поверхностного натяжения и увеличение энтропии, уменьшают вероятность эффективных соударений между частицами, создают потенциальные барьеры. Кинетические факторы снижают скорость столкновения частиц и связаны в основном с гидродинамическими свойствами системы.
Различают следующие факторы устойчивости (стабилизации) дисперсных систем.
1. Электростатический фактор (термодинамический); заключается в уменьшении поверхностного натяжения вследствие возникновения двойного электрического слоя на поверхности частиц в соответствии с уравнением Липпмана. 2. Адсорбционно-сольватный фактор (термодинамический); состоит в уменьшении поверхностного натяжения в результате взаимодействия частиц с дисперсной средой (уравнение Дюпре) или благодаря адсорбции стабилизаторов (адсорбционное уравнение Гиббса).
3. Энтропийный фактор (термодинамический); проявляется в стремлении дисперсной фазы к равномерному распределению по объёму систему под действием теплового движения. 4. Структурно-механический фактор (кинетический); связан с тем, что на разрушение пленок, образующихся на поверхности частиц и обладающих упругостью и механической прочностью, требуется энергия и время. 5. Гидродинамический фактор (кинетический); заключается в снижении скорости движения частиц при изменении вязкости и плотности дисперсионной среды. 6. Смешанные факторы наиболее характерны для реальных систем; агрегативная устойчивость обеспечивается действием нескольких факторов одновременно.
Каждому фактору устойчивости соответствует специфический метод его нейтрализации. Например, электростатический фактор очень чувствителен к введению электролитов. Действие структурно-механического фактора можно предотвратить с помощью веществ, разжигающих упругие структурированные слои на поверхности частиц, а также механическим, термическим способами и др.
Устойчивость дисперсных систем определяется балансом энергии притяжения и энергии отталкивания между частицами. По теории ДЛФО (Дерягина, Ландау, Фервея, Овербека), учитывающей только электростатическую составляющую расклинивающего давления (давления отталкивания), энергия отталкивания убывает с расстоянием по экспоненциальному закону.
Для области малых электрических потенциалов суммарная энергия взаимодействия частиц (пластин) равна
где φδ – электрический потенциал диффузного слоя; χ – величина, обратная толщине диффузного слоя; А * — константа Гамакера; h – расстояние между частицами (пластинами); ε – диэлектрическая проницаемость дисперсной среды; ε0 – электрическая постоянная.
При больших потенциалах и расстояниях между частицами (пластинами) эта энергия определяется уравнением
Суммарная потенциальная энергия взаимодействия частиц отрицательна на близких и далеких расстояниях (преобладает энергия притяжения). Она может быть положительна на средних расстояниях (преобладает энергия отталкивания). Максимум потенциальной кривой (рис 1.) отвечает потенциальному барьеру ΔЕ. Первый минимум I соответствует непосредственному соприкосновению частиц, а второй II – притяжению частиц, между которыми имеются прослойки среды.
Коагуляция гидрофобных дисперсных систем может происходить в результате различных внешних воздействий, например при механическом воздействий (ультразвука), действии электрического поля, при нагревании или замораживании системы. Коагуляция гидрофобных золей может быть вызвана также их сильным разбавлением или концентрированием. Наиболее часто коагуляция дисперсных систем происходит при добавлении электролитов. Различают два типа электролитной коагуляции коллоидных систем: 1) нейтрализационную, происходящую в результате снижения поверхностного потенциала частиц; 2) концентрационную, протекающую вследствие сжатия диффузной части двойного электрического слоя (потенциал поверхности в этом случае не изменяется).
Нейтрализационная электролитическая коагуляция характерна для коллоидных систем, содержащих слабо заряженные частицы. Концентрационная коагуляция обычно наблюдается в сильно заряженных дисперсных системах.
Рис.1. Зависимость энергии взаимодействия U двух частиц от расстояния между ними h.
Введение электролитов снижает высоту потенциального барьера, но при небольших концентрациях электролита энергетический барьер остается достаточно велик и коагуляция не происходит. Агрегация наступает при введении определенного для данной системы количества электролита, соответствующего порогу коагуляции. Порок быстрой коагуляции ск определяет количество электролита, необходимое для коагуляции единицы объёма коллоидной системы при полном исчезновении потенциального барьера ΔЕ. При сохранении небольшого потенциального барьера в системе протекает медленная коагуляция.
При электролитной коагуляции по концентрационному механизму (для сильно заряженных частиц) порок коагуляции ск в соответствии с правилом Дерягина-Ландау (обоснование эмпирического правила Шульца-Гарди) обратно пропорционален заряду z противоионов в шестой степени, т. е.
При нейтрализационной коагуляции (при малых потенциалах поверхности φ0 частиц) показатель степени z в уравнении уменьшается до двух (правило Эйлерса-Корфа).
Строение коллоидной мицеллы схематически может быть изображено на примере мицеллы иодида серебра:
| Агрегат или кристаллик твердого вещества | Потенциалопределяющие ионы | Ионы адсорбционного слоя | Ионы диффузного слоя |
Примеры решения задач.
1. Определите, к какому электроду должны перемещаться частицы золя, получаемого при реакции при небольшом избытке H2S:
Решение. Потенциал определяющими ионами в данном случая могут быть ионы SH — , так как в состав агрегата входят ионы серы. Состав адсорбционного слоя могут входить ионы Н + . Ионы Н + образуют диффузный слой. Таким образом, схематическое строение мицеллы золя можно выразить следующей формулой:
Частица имеет отрицательный заряд, — следовательно, электрофоретическое движение направлено к аноду.
2. Время половинной коагуляции золя иодида серебра при исходном содержании частиц в 1 м 3 , равном 3,2·10 14 , составляет 11,5 с. Определите константу скорости коагуляции.
Решение. Расчет проводим, используя формулу, связывающую константу скорости коагуляции с временем половинной коагуляции:
3. Золь иодида серебра, получаемый по реакции:
при некотором избытке KI , коагулируют растворами сульфата калия и ацетата кальция. Коагулирующее действие какого электролита сильнее?
Решение. Строение мицеллы золя таково:
Ионами, образующими диффузный слой, т.е. противоионами, являются катионы K + . Следовательно, при сравнении коагулирующего действия необходимо сравнивать заряды катионов вводимого электролита. Так как заряд иона Са 2+ выше заряда иона K + , то в соответствии с правилом Шульце-Гарди коагулирующее действие Са(СН3СОО)2 сильнее.
1. Золь AgI получен при добавлении 8 мл водного раствора КI концентрацией 0,05 моль/л к 10 мл водного раствора AgNO3 концентрацией 0,02 моль/л. Напишите формулу мицеллы образовавшегося, золя. Как заряжена частица золя?
Источник: www.stud24.ru
Опыт 4. Получение золя иодида серебра
Ход работы: в первую пробирку с 1 мл 0, 02М раствора иодида калия KI добавили ___ капли 0, 02М раствора нитрата серебра AgNO3 до появления опалесценции раствора.
Стабилизатор золя – KI:
Мицелла полученного золя имеет следующее строение
2. двойной электрический слой
3. адсорбционная часть двойного электрического слоя
4. диффузная часть двойного электрического слоя
5. потенциалопределяющий слой
6. слой противоионов
7. адсорбционная часть слоя противоионов
8. диффузная часть слоя противоионов
Формула коллоидной мицеллы:
Во вторую пробирку с 1 мл 0, 02М раствора AgNO3 добавили ___ капли 0, 02М раствора иодида калия KI до появления опалесценции раствора
Стабилизатор золя – AgNO3:
Мицелла полученного золя имеет следующее строение
2. двойной электрический слой
3. адсорбционная часть двойного электрического слоя
4. диффузная часть двойного электрического слоя
5. потенциалопределяющий слой
6. слой противоионов
7. адсорбционная часть слоя противоионов
8. диффузная часть слоя противоионов
Формула коллоидной мицеллы:
Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар.
Расчетные и графические задания Равновесный объем — это объем, определяемый равенством спроса и предложения.
Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности.
Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями.
Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм.
Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права.
Значення творчості Г.Сковороди для розвитку української культури Важливий внесок в історію всієї духовної культури українського народу та її барокової літературно-філософської традиції зробив, зокрема, Григорій Савич Сковорода (1722—1794 pp.
Классификация потерь населения в очагах поражения в военное время Ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие является оружием массового поражения.
Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов.
Йодометрия. Характеристика метода Метод йодометрии основан на ОВ-реакциях, связанных с превращением I2 в ионы I- и обратно.
Источник: studopedia.info
Приведите коллоидно-химическую формулу и коллоидно-графическую схему мицеллы золя иодида серебра, полученной при добавлении 0,02 л 0,01М раствора иодида калия к 0,028 л 0,005М раствора нитрата серебра
Готовое решение: Заказ №8477
Тип работы: Задача
Статус: Выполнен (Зачтена преподавателем ВУЗа)
Предмет: Химия
Дата выполнения: 10.09.2020
Цена: 228 руб.
Чтобы получить решение , напишите мне в WhatsApp , оплатите, и я Вам вышлю файлы.
Кстати, если эта работа не по вашей теме или не по вашим данным , не расстраивайтесь, напишите мне в WhatsApp и закажите у меня новую работу , я смогу выполнить её в срок 1-3 дня!
Описание и исходные данные задания, 50% решения + фотография:
Приведите коллоидно-химическую формулу и коллоидно-графическую схему мицеллы золя иодида серебра, полученной при добавлении 0,02 л 0,01М раствора иодида калия к 0,028 л 0,005М раствора нитрата серебра.
Решение :
Запишем уравнение реакции:
Рассчитаем количество реагентов:
n ( AgNO 3 ) = C ( AgNO 3 ) V ( AgNO 3 ) = 0.028*0.005 = 0.00014 моль
- Рассчитайте константу равновесия для обратимой реакции 2NO + O2 ⇄ 2NО2, если в состоянии равновесия [NO] = 0,056 моль/л; [O2] = 0,02 моль/л; [NO2] = 0,044 моль/л.
- Скорость распада пенициллина при 36°С равна 6•10-6 с-1, а при 41°С она составляет 1,2•10-5 с-1. Какое это имеет значение при гипертермии? Вычислите температурный коэффициент реакции.
- Химические свойства соединений элементов VА группы и их применение в сельском хозяйстве, технике, быту.
- Сколько граммов сахарозы C12H22O11 надо растворить в 100 г воды, чтобы: а) понизить температуру кристаллизации на 1 градус; б) повысить температуру кипения на 1 градус?
Присылайте задания в любое время дня и ночи в ➔
Официальный сайт Брильёновой Натальи Валерьевны преподавателя кафедры информатики и электроники Екатеринбургского государственного института.
Все авторские права на размещённые материалы сохранены за правообладателями этих материалов. Любое коммерческое и/или иное использование кроме предварительного ознакомления материалов сайта natalibrilenova.ru запрещено. Публикация и распространение размещённых материалов не преследует за собой коммерческой и/или любой другой выгоды.
Сайт предназначен для облегчения образовательного путешествия студентам очникам и заочникам по вопросам обучения . Наталья Брильёнова не предлагает и не оказывает товары и услуги.
В случае копирования материалов, указание web-ссылки на сайт natalibrilenova.ru обязательно.
Источник: natalibrilenova.ru