Тема 1. Коллоидные растворы

Цели, задачи:

На фактическом уровне получения знаний:

1. Коллоидное состояние вещества и основные условия возникновения такого состояния;

2. Классификации дисперсных систем;

3. Структура частиц лиофобного золя, понятие двойного электрического слоя на межфазной границе;

4. Особые свойства коллоидных систем;

5. Виды устойчивости и процессы коагуляции коллоидных систем;

6. Методы получения микрогетерогенных и коллоидных систем и их практическое использование.

На операционном уровне знаний:

Обучить студента:

1. Рассчитывать степень дисперсности в данной системе;

2. Описывать строение мицеллы;

3. Определять знак заряда коллоидной частицы;

4. Рассчитывать порог коагуляции данного золя определенным коагулянтом.

На аналитическом уровне знаний:

Обучить студента:

1. Делать вывод о принадлежности данной системы к определенному классу дисперсных систем;

2. Делать вывод о принадлежности данного иона к потенциалопределяющим или противоионам для данного коллоида;

3. Определять к какому электроду будет двигаться коллоидная частица при электрофорезе;

4. Определять ион-коагулянт для данной системы (по определенному знаку заряда коллоидной частицы);

5. Определять ион обладающий наибольшей коагулирующей способностью.

 

Фактический материал:

 

I. Особенное (высокоэнергетическое) состояние вещества на межфазной границе в гетерогенных системах. Понятие дисперсной фазы, дисперсионной среды, степени дисперсности. Два основных условия возникновения микрогетерогенных систем: а) взаимная нерастворимость фаз друг в друге; б) наличие стабилизатора в системе. Основные признаки коллоидного состояния вещества (опалесценция, способность к диализу, лабильность, наличие электрофореза и др.).

II. Классификации дисперсных систем: а) по степени дисперсности; б) по внутренней структуре частиц дисперсной фазы; в) по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды; г) по интенсивности взаимодействия частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой: необратимые – лиофобные, обратимые – лиофильные, промежуточные; д) по наличию или отсутствию взаимодействия между частицами дисперсной фазы: свободно-дисперсные структуры, т.е. лиозоли и связано-дисперсные структуры, т.е. гели.

III. Строение и структура коллоидной мицеллы: привести процесс получения лиофобного коллоида по обменной реакции (BaCl2 (ИЗБ) + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaCl), записать формулу мицеллы, указать стабилизатор. Разобрать структуру двойного электрического слоя, возникающего на поверхности частицы дисперсной фазы, дать понятие потенциалопределяющих ионов, противоионов и электрокинетического потенциала.

IV. Молекулярно-кинетические свойства микрогетерогенных и коллоидных систем (процессы диффузии и седиментации); электрокинетические свойства (процессы электрофореза и электроосмоса); оптические свойства (процессы светорассеяния, опалесценция); структурно-механические свойства (реологические свойства: вязкость, пластичность, упругость, прочность).

V. Два вида устойчивости микрогетерогенных и коллоидных систем (агрегативная и кинетическая). Процессы коагуляции: скрытая, при которой система теряет агрегативную устойчивостьи и явная, при которой система теряет и кинетическую устойчивость. Факторы, вызывающие коагуляцию. Краткий обзор теорий коагуляции. Физическая теория коагуляции электролитами. Правило Шульце – Гарди. Порог коагуляции, правило значности Дерягина.

VI. Методы получения: а) диспергационные: механическое дробление дисперсной фазы до частиц коллоидных размеров; ультразвуковое дробление; дробление электрическим колебательным разрядом высокого напряжения; пептизация; б) конденсационные методы: физическая конденсация – возникновение туманов и аэрозолей, замена дисперсионной среды; химическая конденсация, если в результате химической реакции возникает мало растворимый продукт.

 

Выводы по теме:

1. Коллоиды это особое состояние системы, в котором она обладает повышенным запасом энергии, что является причиной нестабильности системы.

2. Ввиду высокой степени дисперсности коллоидных систем, они обладают уникальными специфическими свойствами.

3. На процессы коагуляции коллоидов влияют различные факторы, определяющим из которых является электролитный состав системы.

Вопросы для самопроверки:

1. Дисперсными системами являются системы:

а) гетерогенные; б) гомогенные; в) однофазные.

2. Дисперсность системы характеризует:

а) меру раздробленности дисперсной фазы;

б) количество компонентов в системе;

в) природу дисперсионной среды.

3. Коллоидные системы относятся к системам:

а) субмикрогетерогенным;

б) грубодисперсным;

в) молекулярно-дисперсным.

4. Дисперсной фазой называется фаза:

а) которая распределяется;

б) в которой идет распределение другой фазы;

в) являющаяся растворимой в дисперсионной среде.

5. Агрегативная устойчивость коллоидов определяется:

а) дисперсностью и наличием стабилизатора в системе;

б) только дисперсностью;

в) только наличием стабилизатора в системе.

6. Какая техническая жидкость относится к классу эмульсий?

а) смазочно-охлаждающая жидкость;

б) бензин;

в) дизельное топливо.

7. Какой по знаку несут заряд частицы природного коллоида, имеющего формулу мицеллы ?

а) отрицательный; б) положительный; в) нулевой.

8. Какое вещество с увеличением концентрации будет уменьшать поверхностное натяжение водного раствора?

а) любое моющее средство; б) сахар; в) азотная кислота.

9. Какая формула соответствует строению мицеллы золя AgCl, стабилизированного хлористым натрием?

а) {[mAgCl]·nCl-·xNa+}- (n – x)Na+;

б) {[mAgCl]·nCl-·xAg+}‑ (n – x)Ag+;

в) {[mNaCl]·nCl-·xAg+}- (n – x)Na+.

10. Какой ион будет обладать наибольшей коагулирующей силой для природной коллоидной системы, имеющей формулу мицеллы

{[mAl2O3]·nAlO2 - · xH+}- ·(n-x)H+?

а) ; б) ; в) .