Коллоидты химия. Дисперсті жүйе

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Баяндама

« Коллоидты химия. Дисперсті жүйе»

Орындаған:

Қабылдаған:

Қарағанды

2018-2019 оқу жылы

Коллоидты химия пәні

Коллоидты химия дисперсті жүйелерді зерттейді.

Дисперсті жүйе (ДЖ) - бұл кем дегенде бір зат бөлшектелген күйде болатын жүйе.

ДЖ-ге тән екі ерекшелігі бар: гетерогенділік және дисперстілік. Гетерогенділік жүйенің кем дегенде екі фазадан тұратынын көрсетеді. Бұл жерде ерекшелік жоқ сияқты көрінеді, өйткені мұндай жүйелермен фазалық тепе-теңдікті немесе электрод процестерін оқығанда кездестірдік.

ДЖ ерекшелігі оның дисперстілігі - фазалардың біреуі бөлшектелген болуы керек, ол дисперсті фаза деп аталады. Дисперстік фаза бөлшектелген үздіксіз орта дисперсионды орта деп аталады.

Фаза кем дегенде бір бағытта бөлшектелген болса, онда фаза дисперсті деп саналады. Егер зат тек қзындықта бөлшектелген болса, онда пленкалар пайда болады (маталар, пластинкалар және т. б. ) . Егер зат ұзындық және енінде бөлшектелген болса, талшықтар, капиллярлар пайда болады. Соңында, егер зат барлық үш бағытта бөлшектелген болса, дисперсті фаза дискретті бөлшектерден тұрады.

ДЖ-нің тән сипаты - үлкен фазаралық бетінің болуы. Осыған байланысты, анықтайтынымыз - тұтастай бөлшектер емес, беткейдің қасиеттері. Фаза ішінде емес, бетінде жатқан процестер тән.

Коллоидты химия - беткі құбылыстардың ғылымы және дисперсті жүйелердің физика-химиялық қасиеттері (1-сурет) .

Коллоидты химия зерттеу объектілері

Беткейлік

құбылыстар

Дисперсті

жүйе

Газ- қатты шекарасындағы адсорбция

Сұйық ерітінді- қатты шекарасындағы адсорбция

Дымқылдану

Газ- сұйық шекарасындағы адсорбция

Липофобты

Липофильді

Миктрогетерогенді жүйе

Ерітінділер

Коллоидты ББЗ ерітінділері

1-сурет.

ДЖ-нің сандық сипаттамасы

ДЖ-ні сипаттау үшін үш параметр қолданылады:

1. Көлденең бөлшек өлшемі d. [d] = см; м. Сфералық бөлшектер үшін бұл шардың диаметрі, куб бөлшектер үшін кубтың шеті.

2. Дисперсия (бөлшектеу) - Д - көлденең бөлшектердің мөлшерінің өзара байланысы:

3. Салыстырмалы беткейі - дисперстік фазаның (V) немесе оның массасының (м) бірлік көлеміне арналған фазааралық беткейі.

Радиусы r бар сфералық бөлшектер үшін:

Куб шеті бар бөліктер үшін диаметрі d:

Жалпы алғанда,

Мұнда, β - бөлшектер пішіні коэффициенті (сфералық және кубтық бөлшектер үші 6-ға тең) .

ДЖ жіктелуі

ДЖ классификациясы әртүрлі қасиеттер негізінде жүзеге асырылуы мүмкін.

Салыстырмалы беткей аймағының дисперсияға тәуелділігі (1-теңдеуді қараңыз) тең жақты гиперболамен графикалық түрде көрінеді (2-сурет) .

Көлденең бөлшектер мөлшерінің азаюымен, бетінің нақты ауданы едәуір артатыны графикте көрінеді. Егер 1 см қалыңдығы бар d=10 ^-6 куб см өлшемі бар куб бөлшектерге қиылса, онда жалпы бетінің көлемі 6-дан 600-ға дейін ұлғаяды.

Коллоидты ерітінділер

Микрогетерогенді жүйе

Дөрекі дисперсті жүйе

Шынайы ерітінділер

2-сурет

d≤10 ^-7 гипербола бөлшектері жеке молекулалардың көлеміне дейін азаяды, ал гетерогенді жүйе біркелкі болады, онда фазааралық беткей беті жоқ.

Дисперсия дәрежесіне сәйкес ДЖ бөлінеді:

• ірі дисперсті жүйелер, см;

• микрогетерогенді жүйелер, см;

• коллоидтық-дисперсті жүйелер немесе коллоидтық ерітінділер, см;

• шынайы ерітінділер, см.

Коллоидтық ерітінділердегі дисперстік фазаның бөлшектерінің ең үлкен бетінің аумағына ие екендігін атап өту керек.

Фазалардың агрегаттық күйіне қарай жіктемесі

Фазалардың біріктіру күйіне сәйкес жіктелуін Вольфганг Остальд ұсынған. Негізінде, 9 комбинация мүмкін. Оларды кесте түрінде көрсетейік (1-кесте) :

1-кесте.

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі

Шартты белгілеу

Жүйе атауы

Мысалдар

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: г

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: г

Шартты белгілеу: г/г

Жүйе атауы: аэрозольдер

Мысалдар: Жер атмосферасы

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: ж

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: г

Шартты белгілеу: ж/г

Жүйе атауы: Тұман, шырышты бұлттар

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: тв

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: г

Шартты белгілеу: тв/г

Жүйе атауы: Түтіндер, шаңдар, мамықты бұлттар

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: г

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: ж

Шартты белгілеу: г/ж

Жүйе атауы: Газды, эмульсионды пеналар

Мысалдар: Газдалған сусындар, сабынды пена, емдік кислородты сусын, сыра пенасы

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: ж

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: ж

Шартты белгілеу: ж/ж

Жүйе атауы: эмульсиялар

Мысалдар: Сүт, қаймақты май, маргарин, кремдер және т. б.

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: тв

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: ж

Шартты белгілеу: тв/ж

Жүйе атауы: Лиозольдер, суспензиялар

Мысалдар: Лиофобты коллоидты ерітінділер, суспензиялар, бояулар, және т. б.

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: г

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: тв

Шартты белгілеу: г/тв

Жүйе атауы: Қатты пеналар

Мысалдар: Қатты пеналар, пенопласт, белсендірілген көмір, пенобетон, нан, газдағы көпіршікті денелер және т. б.

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: ж

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: тв

Шартты белгілеу: ж/тв

Жүйе атауы: Қатты эмульсиялар

Мысалдар: Парафиндегі су, сұйық қосындылармен табиғи минералдар, сұйықтықтағы көпіршікті денелер

Дисперсті фазалардың агрегаттық күйі: тв

Дисперсті ортаның агрегаттық күйі: тв

Шартты белгілеу: тв/тв

Жүйе атауы: Қатты кірнелер

Мысалдар: Болат, шойын, түрлі-түсті шынылар, қымбат тастар: Au - рубинді шыны (0. 0001%) (1 тонна шыны - 1 г Ау)

Фазаралық байланыс бойынша жіктемесі:

Бұл жіктеу тек сұйық дисперсиялы ортаға ие жүйелер үшін жарамды. Г. Фрайндлих ДС-ді екі түрге бөлуді ұсынды:

1) лиофобты, оларда дисперсті фаза дисперсиялық ортаға әсер ете алмайды, сондықтан оны еріту үшін коллоидтық ерітінділерді, микрогетерогенді жүйелерді жатқызады;

2) лиофильді, оларда дисперсті фаза дисперсиялық ортамен өзара әрекеттеседі және белгілі бір жағдайларда оны ерітуге қабілетті, бұл коллоидті ББЗ-дың ерітінділерін қамтиды.

Бөлікаралық байланыс бойынша жіктемесі:

Осы сыныптауға сәйкес, ДЖ бөлінеді:

1) еркін дисперсия (құрылымсыз) ;

2) үйлесімді-дисперсті (құрылымдық) .

Еркін дисперсті жүйелерде дисперстік фазалардың бөлшектері бір-бірімен байланысты емес және дисперсиялық ортаға тәуелсіз түрде қозғалуға қабілетті. Бөлінетін дисперсті жүйелерде дисперстік фазалардың бөлшектері молекулярлық күштердің арқасында бір-біріне байланысты, дисперсиялық ортада кеңістіктік желілер немесе каркастар (құрылымдар) түрінде қалыптасады. Құрылымды құрайтын бөлшектер өзара қозғалысқа қабілетті емес және тек тербелгіш қозғалыстарды орындай алады.

Қысқа тарихи шолулар

Коллоидтық химия даму тарихында үш кезеңді бөліп алуға болады.

Бірінші кезең. Коллоидтық химияның пайда болуы (ежелгі дәуірден XIX ғасырдың ортасына дейін) .

Көптеген коллоидтық жүйелер ежелгі уақытта - Мысырда, Грекияда және Римде белгілі болды. Аристотельде сүт пен қанның ұюы, тері илеуі және тіндердің бояуы құбылыстарының белгілері бар. Алтын мен күмістің коллоидтық шешімдері алхимиктерге (II-IV ғғ. ) белгілі болды. Ежелгі ресейлік рецепт бойынша әдебиетте коллоидты - белоктар, өт, әртүрлі желімдер мен бояуларды қолданудың көптеген белгілері бар. Алғашқы қолөнер коллоидтық химия объектілеріне тікелей байланысты болды: керамика, глазурь, былғары өндірісі.

XVI-XVII ғғ. коллоидты ерітінді дәрілік препараттар ретінде пайдаланылды.

M. Ломоносов бояғыш әйнекке арналған коллоидті пигменттерді кеңінен қолданып, ресейлік өндіріс ұшін - мозаика ретінде түрлі-түсті шыны өндіруді құрды. Ол алдымен қатты материалдарды тегістеу кезінде механикалық дисперсияға қарсы тұру арқылы сипаттауды ұсынды.

Бірінші адсорбциялық зерттеулерді ресейлік химик Лавиц (1792) жүргізді, ол қатты адсорбент - көмірді - қоспалардан тазарту шешімдерін қолданды. 1777 жылы Ф. Фонтана және К. Шееле газдардың адсорбциясын анықтады. Суспензия туралы алғашқы тәжірибелік ақпарат Ж. Ю. Берзелиус (1824-1834) еңбектерінде бар.

Итальяндық ғалым Ф. Сельми (1817-1881) кейбір ерітінділердің ауытқушылық қасиеттерін көрсететініне назар аударды: олар қатты жарық шашырады, айтарлықтай диффузияны көрсетпейді, ерігіш кеуекті мембраналардан өтпейді және аз мөлшерде бейтараптандырылған тұздар қосқан кезде оңай тұнады. Сельми мұндай шешімдерді жалған шешім деп атады. 1851 жылы ол берлиндік көкшілін және күкірттің тұғырларын сипаттады. М. Фарадей (1857) алтынның және басқа металдардың коллоидтық ерітінділерін зерттеп, оларды дайындау әдістемесін әзірледі.

Мәскеу университетінің профессоры Рейсе (1809) суспензия мен саздағы электрофорез және электроосмос құбылыстарын анықтады. Дж. Тиндаль (1868) коллоидты ерітінділердің оптикалық қасиеттерін зерттеді және опалесценция құбылысын анықтады.

Осылайша, XIX ғасырдың ортасында тәжірибелік материал жинақталды, ол коллоидтық химияның тәуелсіз ғылым ретінде пайда болуына негіз болды.

Екінші кезең. Коллоидтық химияны тәуелсіз ғылым ретінде қалыптастыру (1860 - XIX ғасырдың соңы) .

Шотланд химигі Т. Грем коллоидтық химияның негізін қалаушы болып саналады. Ол «коллоид», «кірне», «гель» терминдерін алғаш рет енгізді (1861), мышьяк сульфидінің, кремний және вольфрам қышқылдарының, алюминий гидроксидтерінің, темірдің, хромның коллоидтық шешімдерін алды. Грэхэ коллоидты ерітінділерді тазарту үшін диализатор жасады. Коллоидтық ерітінділердің кәдімгі молекулалық ерітінділерге қарағанда, кеуекті мембраналар арқылы ену қабілетсіздігін табу, ол барлық заттардың коллоидтарға (мембранадан өтпеген) және кристаллоидтарға бөлінгендігі туралы қорытындыға келді.

Грэм заманауи - Киев университетінің профессоры И. Г. Борщов коллоидты ерітінділердегі диффузия жылдамдығын зерттейтін (1868) коллоидты бөлшектердің мөлшеріне тәуелділікті анықтады және ерігіштіктің химиялық табиғатынан тәуелсіздігін анықтады. Грэмнің коллоидтар туралы химиялық заттардың арнайы сыныбы ретінде айтқан сөзінен айырмашылығы, ол коллоидтық бөлшектердің микрокристалдық жағдайын анықтады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.