Контрольні питання:

1. Надайте визначення поняттям: сорбція, адсорбція, абсорбція, десорбція. Наведіть приклади.

2. Обґрунтуйте причини та механізм адсорбції.

3. Що таке капілярна конденсація? Покажіть на прикладі.

4. Що таке обмінна адсорбція? Яке її практичне значення?

5. У чому різниця між фізичною адсорбцією та хемосорбцією?

6. Що таке поверхневе натягнення та як воно виникає?

7. Які існують методи вимірювання поверхневого натягнення?

Задачі:

1. Розрахувати величину адсорбції аргону на вугіллі при -78,3⁰С в м³/кг (наведених до нормальних умов), якщо тиск аргону дорівнює 1,01*10⁵Па, а=4,83*10^-5 м³/кг, .

2. Розрахувати величину адсорбції азоту слюдою при температурі 90К в м³/кг (наведених до температури 20⁰С та тиску 1,013*10⁵ Па), якщо тиск азоту дорівнює 3173Па, Г∞= 0,0385 м³/кг, b=847.

3. Виходячи з слідуючи даних адсорбції азоту на слюді при 90К (наведених до температури 20⁰С та тиску 1,013*10⁵ Па), графічним методом визначити константи а та в рівнянні Фрейндліха: р, Па 530 990 1730 2370 4530 , м³/кг 0,0149 0,0191 0,0242 0,0273 0,0368

4. На підставі досліджених даних графічним методом розрахувати константи Г∞ та b в рівняннях Лєнгмюра для адсорбції мурашиної кислоти з водного розчину вугіллям: Г, моль/кг 0,124 0,186 0,238 0,267 Рівноважна молярна концентрація, моль/л 0,002 0,005 0,014 0,055

5. Визначити адсорбцію при 15⁰С на поверхні розчину ізовалеріанової кислоти молярною концентрацією 0,25 моль/л, якщо поверхневе натягнення розчину дорівнює 35,0*10^-3 Н/м, а поверхневе натягнення води при 15⁰С дорівнює 73,49*10^-3 Н/м.

Лабораторна робота № 20. Дисперсні систем та їх класифікація

Мета роботи – ознайомлення студентів з методами добування, властивостями суспензій, емульсій, аерозолів; методами визначення молекулярної маси ВМС; гелями.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Колоїдна хімія – це наука про властивості гетерогенних високодисперсних систем та процеси, які в них проходять.

Усяка колоїдна система є дисперсією одного тіла (дисперсна фаза) в іншій (дисперсійна середа).

Мікрогетерогенні системи з твердою дисперсною фазою та рідинною дисперсною середою у колоїдній хімії називають суспензіями, або взвісями, а предільно- високодисперсні – колоїдними розчинами, або золями, частіше ліозолями, щоб підкреслити, що дисперсною середою є рідина. Якщо дисперсною середою є вода, то такі золі мають назву гідрозолі, а якщо органічна рідина – органозолі.

Дисперсні системи з газоподібною дисперсною середою називають аерозолями.

Тумани є аерозолі з рідинною дисперсною фазою (Г-Р), а пил та дим – це аерозолі з твердою дисперсною фазою (Г-Т), пил утворюється при диспергіруванні речовин, а дим – при конденсації летких речовин.

Піни – це дисперсія газів у рідинах (Р-Г), при цьому у пінах рідина вироджується до тонких плівок, які поділяють окремі бульбашки газів. Емульсіями називають дисперсні системи, в яких одна рідина розчинена в іншій, нерозчинній її рідині (Р-Р).

Дисперсні системи можуть бути вільнодисперсними та зв’язнодисперсними в залежності від відсутності чи наявності взаємодії між частинками дисперсної фази. До вільнодисперсних систем відносяться аерозолі, ліозолі, розчинені суспензії та емульсії. Вони текучі. У цих системах частинки дисперсної фази не мають контактів, беруть участь у хаотичному тепловому руху, вільно переходять під дією сили ваги. Зв’язнодисперсні системи – твердообразні, вони утворюються при контакті частинок дисперсної фази, який призводить до утворення структури у вигляді каркасу або сітки. Така структура відокремлює текучість дисперсної системи та надає їй здатність зберігати форму. Подібні структурірованні колоїдні системи називають гелями. Перехід золів до гелів, який проходить у результаті зниження стійкості золів, називають гелеутворенням (або желетаніруванням).

До високомолекулярних сполук (ВМС) відносяться речовини, які складаються з великих молекул (макромолекул) з молекулярними масами не менше 10000-15000. Розмір макромолекул більший за розмір звичайних молекул. Наприклад, якщо довжина молекули етану дорівнює усього декілька ангстремам, тоді довжина лінійної молекули каучуку та целюлози дорівнює 4000-8000А. Моделлю подібних молекул могуть служити нитки довжиною від 800 до 1600мм та діаметром 1мм.

ВМС внаслідок їх великої молекулярної ваги нелетучі та не здатні переганятися. По тій же причині високомолекулярні сполуки чутки до впливу різноманітних зовнішніх факторів. Макромолекули легко розпадаються під дією самих незначних кількостях кисню та інших деструктируючих агентів. Властивості ВМС залежать не тільки від розміру, але й від форми молекули.