Обработка результатов

Результаты измерений записывают в виде таблицы:

t°C = °C			M(навески)= г
RKCl = Ом			% =
= См/см			M(чист. ПАВ)= г
=			М(ПАВ)=
			Vр-ра= л
№	СМ, моль/л	RX, Ом		, См/м
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Построить график зависимости χ от с(ПАВ). Определить критическую концентрацию мицеллообразования.

Контрольные вопросы.

1. Поверхностно-активные и поверхностно-инактивные вещества.

2. Поясните термин поверхностная активность.

3. Строение молекулы ПАВ.

4. Правило Дюкло-Траубе для полярных и неполярных растворителей.

5. Классификация ПАВ.

6. Адсорбция на границе раздела фаз, почему все изотермы гомологического ряда имеют предел? Чему он равен? Какие явления при этом происходят?

7. Что называют «молекулярным частоколом»?

8. Мицеллообразование в растворах ПАВ. Изменение формы мицелл с увеличением концентрации ПАВ.

9. Критическая концентрация мицеллообразования, точка Крафта.

10. Фазовая диаграмма раствора коллоидного ПАВ.

11. Дайте определение следующим понятиям: гидрофильно-липофильный баланс, солюбилизация, солюбилизат, солибилизатор.

12. Экспериментальные методы определения ККМ: методика отрыва кольца, кондуктометрический метод.

2. 5 Расчет параметров кристаллической решетки сдг

Слоистые двойные гидроксиды известны как гидроталькитоподобные материалы, или анионные глины. Слоистые гидроксиды – природные или синтетические материалы со специфической структурой, которая и обуславливает их свойства. Строго говоря, слоистые гидроксиды относятся к классу гидроксосолей; первый известный и широко изученный природный слоистый гидроксид, – это гидроксокарбонат магния и алюминия, – гидроталькит, Mg₆Al₂(OH)₁₆(CO₃^2-)·4H₂O, поэтому аналогичные ему соединения называют также гидроталькитоподобными.

Кристаллическая решетка гидроталькитоподобных соединений является производной от структуры брусита Mg(OH)₂. Элементарная ячейка слоистых гидроксидов описывается как октаэдр в центре которого находится катион, а в вершинах – шесть атомов кислорода (рис. 1.).

Рис. 1. Первичный слой слоистых двойных гидроксидов, сформированный из октаэдров.

Октаэдры соединены в виде сетки и формируют слои, которые являются производными от структуры брусита. Изоморфное замещение двухзарядных катионов трехзарядными приводит к возникновению избыточного положительного заряда, который компенсируется анионами в межслоевом пространстве (рис. 2).

Рис. 2. Пространственная структура гидроталькита.

Идентификацию слоистой структуры гидроксидов проводят с помощью рентгенофазового анализа. Рентгеновские дифрактограммы слоистых двойных гидроксидов имеют характерный вид: набор из 5 пиков, которые соответствуют базальным отражениям (003), (006), (009/012), (015), (018), в порядке возрастания угла дифракции два тета (2θ). Расстояние между этими пиками зависит от состава гидроксида, а интенсивность пиков убывает с увеличением угла дифракции. При больших углах (более 56º) имеется дуплет из шестого и седьмого пика, соответствующим базальным отражениям (110) и (113), который также входит в характеристическую дифракционную картину для идентификации слоистой структуры.

В большинстве литературных источников в качестве основной характеристики слоистых двойных гидроксидов используют параметр кристаллической решетки с. Для различных типов упаковки слоев этот параметр необходимо рассчитывать по-разному (рис. 3.).

Так, для слоистых структур ромбоэдрической симметрии (так называемого типа 3R, рисунок 1. – 1) параметр с кристаллической решетки рассчитывают как утроенное межплоскостное расстояние (с’) для первого наиболее высокого пика на дифрактограмме (отвечающего плоскости 003):

с=3·с’. (1)

К этому типу относится пироаурит, гидроталькит. Второй тип упаковки (рисунок 1. – 2) соответствует гексагональной симметрии, в этом случае с=2·с’, тип 2Н. К этому типу относится шегнерит, манасеит. Существует и 3 тип слоевой упаковки, рисунок 1. – 3, который соответствует гексагональной симметрии, тип 1Н. К этому типу относится брусит. Величина параметра с зависит от многих факторов: размера аниона в межслоевом пространстве, гидратации, соотношения двух- и трехвалентных металлов и других.

Рис. 3. Типы слоистых гидроксидов: 1 – тип 3R, 2 – тип 2Н, 3 – тип 1Н.

При высокой степени упаковки вдоль оси с в бруситоподобном слое d(003)=2·d(006)=3·d(009, это также согласуется с расчетом параметра с, приведенным в работах :

c=d(003)+2·d(006)+3·d(009). (2)

Однако в большинстве источников параметр с для гидроталькитоподобных соединений находят как утроенное значение d(003):

(3)

Параметр а кристаллической ячейки соответствует расстоянию между соседними катионами в бруситоподобном слое, данный параметр равен удвоенному межплоскостному расстоянию отражения (110).

Для магний-алюминиевого слоистого гидроксида с неорганическим анионом в межслоевом пространстве параметры кристаллической решетки для гексагональной сингонии находятся в пределах: с = 22,8÷24,4 Å, а = 3,04÷3,10 Å, параметры решетки увеличиваются с ростом отношения Mg:Al.

При определенных условиях, в контакте с водой, продукты термической обработки слоистых гидроксидов способны воссоздавать слоистую структуру. Явление обратимой реконструкции слоистой структуры гидроксидов после цикла дегидратации-регидратации получило название «эффект памяти» или «структурная память» (в некоторых англоязычных источниках). «Эффект памяти» известен свыше двадцати лет. Данное явление подробно изучено на примере регидратации термообработанных гидроталькитов, полностью либо частично утративших молекулярно-связанную воду, с восстановлением исходной слоистой структуры. При этом степень восстановления исходной структуры зависит от температуры предварительного прокаливания и их химического состава.

Специфические свойства слоистых веществ обуславливают их применение в самых различных областях. В последнее десятилетие слоистые гидроксиды привлекли внимание как перспективные предшественники (прекурсоры) для получения катализаторов, и подложки катализаторов, мелкодисперсных смешанных оксидов, в качестве катализаторов также используют интеркаляты. Довольно подробно изучены анионообменные и адсорбционные свойства гидроксидов, интеркалаты на основе слоистых гидроксидов, и смешанные органо-неорганические композиты на основе интеркалатов. В ряде публикаций исследуются электрические свойства исходных и интеркалированных образцов. Слоистые гидроксиды используют как основу для наноматериалов и нанокомпозитов, как нанореакторы для синтеза нанофазных систем.

В медицине слоистые гидроксиды используют для иммобилизации лекарственных препаратов, как генные резервуары и в качестве биосенсоров и имплантантов. В Китае исследуются коллоидные растворы слоистых гидроксидов, которые проявляют свойства жидких кристаллов.