Адсорбция на границе раздела фаз твердое тело-жидкость. Молекулярная адсорбция из растворов: влияние природы адсорбента, растворенного вещества и растворителя на адсорбцию.

Адсорбция растворенных веществ твердыми адсорбентами является более сложным процессом, чем все вышеописанные случаи, т.к. она осложняется присутствием третьего компонента – растворителя, молекулы которого могут конкурировать с молекулами адсорбата за места на поверхности адсорбента. Таким образом, при адсорбции из растворов одновременно могут протекать два параллельных процесса:

1) адсорбция твердыми адсорбентами молекул растворенного вещества;

2) адсорбция твердыми адсорбентами молекул растворителя.

Адсорбироваться в первую очередь будет то вещество, которое в большей степени будет снижать поверхностное натяжение адсорбента.

Молекулярная адсорбция – адсорбция на поверхности адсорбента молекул неэлектролитов и слабых электролитов.

Адсорбируемость веществ на границе раздела фаз А/С определяется правилом уравнивания полярностей П.А. Ребиндера: вещество В будет адсорбироваться на границе раздела фаз А/С, если оно будет уравнивать полярности этих фаз:

или ,

где – полярность (диэлектрическая проницаемость) вещества.

Таким образом, адсорбат (растворенное вещество) должен занимать промежуточное значение по полярности между полярностью адсорбента и полярностью растворителя. Это правило дает возможность правильно выбрать адсорбент, адсорбат и растворитель.

Для системы адсорбент – адсорбтив влияние природы растворителя на адсорбцию может быть сформулировано в виде правила Шилова: чем лучше растворяется адсорбтив в растворителе, тем он хуже адсорбируется поверхностью твердого адсорбента и наоборот, чем лучше растворяется, тем хуже адсорбируется.

Следовательно, малополярные адсорбенты (активированный уголь) лучше адсорбируют неполярные органические соединения, причем тем больше, чем выше их молярная масса. На поверхности полярных адсорбентов, являющихся оксидами (силикагель, алюмогель и др.), как правило, имеются гидроксильные группы, поэтому они хорошо сорбируют воду. Спирты, амины и другие полярные соединения.

Зависимость адсорбции от строения молекул адсорбата довольно сложна и вывести какие-либо общие количественные закономерности адсорбции практически не возможно. Молекулы ПАВ при адсорбции на поверхности твердого адсорбента ориентируются таким образом, чтобы полярная часть молекулы была обращена к полярной фазе, а неполярная – к неполярной.

Как известно, процесс адсорбции идет с выделением тепла, поэтому с повышением температуры молекулярная адсорбция часто уменьшается. С ростом концентрации раствора молекулярная адсорбция возрастает до какого-то предельного значения.

Определение размеров и формы коллоидных частиц с помощью электронной микроскопии, рентгенографии, электронографии, двойного лучепреломления.

В электронном микроскопе вместо световых лучей, используют пучок быстрых е-ов.

Рентгенография и электронография – оба эти метода основаны на применении рентгеновских лучей или потока е-ов.

Двойное лучепреломление- явление заключается в том, что при прохождении через кристалл световой луч разбивается на два луча.

Билет 16 Исследование структуры дисперсных систем методом снятия кривых развития деформации при P=const. Прибор Толстого.

Структурно-механические свойства систем исследуют методами реологии — науки о деформациях и течении материальных систем. Реология изучает механические свойства систем по проявлению деформации под действием внешних напряжений. В коллоидной химии методы реологии используют для исследования структуры и описания вязкотекучих свойств дисперсных систем.

Для получения реологических характеристик коллоидных систем снимают реологические кривые на капиллярных вискозиметрах.

Наличие структуры изменяет характер течения жидкости. Для чистых бесструктурных жидкостей наблюдается линейная зависимость между (скорость течения жид-ти) и Р (напряжение сдвига) (кривая 1, рис. 6.2) с постоянным наклоном, соответствующем постоянной вязкости.

Для структурированных систем характерны кривые с переменной вязкостью, зависящей от Р (кривая 2, рис. 6.2).

При малых напряжениях (Р < Р_Т) наблюдается медленное течение с малым наклоном. Это течение происходит при максимальной вязкости системы, без разрушения ее структуры, и называется ползучестью.

Рис. 6.2. Зависимость скорости деформации от напряжения для ньютоновских жидкостей	Рис. 6.3. Зависимость скорости течения от напряжения для неструктурированных (1) и структурированных (2) систем

– предел текучести (минимальная нагрузка, при которой тело начинает течь

Дальнейшее увеличение напряжения вызывает полное разрушение структуры при Р = Р_М. Величина Р_М называется предельным напряжением сдвига.

Прибор Толстого. Прибор представлен на рисунке. Образец в виде параллелепипеда помещают между двумя параллельными пластинами – нижней неподвижной 2 и верхней подвижной 3, свободно наложенной на испытываемый образец. Тангенциальная сила создается грузом 4, который смещает верхнюю пластинку в горизонтальном направлении. Груз подвешен к нити 5, перекинутой через блок 6 и прикрепленной другим концом к подвижной пластинке 3. Величина сдвига верхней пластинки определяется с помощью отсчетного микроскопа 7 с делением шкалы в 0.1мм (вся шкала 6мм). Относительная деформация вычисляется как отношение абсолютного перемещения к высоте образца.

Кинетика коагуляции коллоидных частиц. Медленная и быстрая коагуляция. Теория Фукса.

В качестве меры агрегативной устойчивости дисперсной системы можно рассматривать скорость ее коагуляции.

Скорость коагуляции – изменение частичной концентрации дисперсных частиц в единице объема в единицу времени.

Скорость коагуляции может быть самой разной в различных системах (от нескольких секунд до нескольких лет). Система тем более устойчива, чем медленнее она коагулирует.

Различают: быструю коагуляцию, при которой каждое столкновение частиц приводит к их слипанию (все соударения эффективны); и медленную коагуляцию, когда не все столкновения частиц являются эффективными.

Напишите формулу мицеллы гидрозоля хлорида серебра, полученного при небольшом избытке нитрата серебра, и назовите составные ее части.

В этой формуле m -число молекул АgCl, входящих в состав агрегата; n-число потенциалопределяющих ионов Cl^ , как правило mn.

Билет 17 Абсорбция света коллоидными системами. Уравнение Ламберта-Бугера-Бера и его применение к золям. Белые золи и их фиктивная абсорбция. Особенности света металлических золей.

Золи подчиняются з-ну Ламберта-Бугера-Бера при условии, что дисперсность частиц постоянна, а их конц достаточно мала.

Золи с металлическими частицами очень сильно поглощают свет что обусловлено генерацией в частицах электрического тока, большая часть энергии которого переходит в тепло.

Теория полимолекулярной адсорбции. Основные этапы ее развития. Теория Поляни. Адсорбционный потенциал. Характеристическая кривая. Коэффициент аффинности.

Основные положения теории Поляни

1. Адсорбция обусловлена физическими силами (силами Ван-дер-Ваальса). Основной вклад вносят дальнодействующие дисперсионные силы аддитивные и не зависящие от температуры.

2. На поверхности адсорбента нет активных центров (энергетически однородная поверхность).

3. Адсорбционные силы действуют на больших расстояниях, что приводит к образованию полимолекулярного слоя. По мере удаления от поверхности действие адсорбционных сил уменьшается и на некотором расстоянии практически становится равным нулю.

4. Адсорбционные силы не зависят от температуры.

5. Практически все адсорбированное вещество на поверхности адсорбента находится в жидком состоянии.

Адсорбционный потенциал – работа, которую надо совершить против адсорбционных сил при перемещении 1 моль адсорбтива из данно1 точки поля в газ фазу