Физическата колоидна химия е наука, която изучава химичните и физичните свойства на повърхностните явления и дисперсните системи.
дефинира
Физиколоидната химия е свързана с диспергиранасистеми. Под тях е обичайно да се разбират такива състояния, при които едно или повече вещества са в дисперсно (смачкано) състояние от масата на второто вещество. Фрагментираната фаза се нарича дисперсна фаза. Дисперсионна среда е среда, в която диспергираната фаза е във фрагментирана форма.
Адсорбция и повърхностни явления
Физическата колоидна химия разглежда повърхностните явления, които се появяват на границата на разпръснатите системи.
Сред тях отбелязваме:
- омокряне;
- повърхностно напрежение;
- адсорбция.
Физиколоидната химия анализира важнотехнически процеси, свързани с пречистване на отпадъчни води и въздух, обработка на минерали, заваряване на метали, боядисване на различни повърхности, смазване, почистване на повърхности.
Повърхностно напрежение
Органичната и физическата колоидна химия обясняватявления, възникващи на интерфейса. Нека анализираме система, която се състои от газ и течност. Молекулата, която е вътре в системата, се въздейства от силите на привличане от страната на най-близките молекули. Силите действат и върху молекула, която се намира на повърхността, но те не се компенсират.
Причината е, че в газообразно състояниеразстоянията между молекулите са достатъчно големи, силите са практически минимални. Вътрешното налягане се опитва да изтегли дълбоко в молекулата на течността, в резултат на което се получава компресия.
За да създадете нов интерфейс, за даНапример, разтягане във филм, е необходимо да се извърши работа срещу вътрешен натиск. Има пряка връзка между изразходваната енергия и вътрешното налягане. Енергията, концентрирана в молекулите, разположени на повърхността, се счита за свободна повърхностна енергия.
Основи на термодинамиката
Основните задачи на физическата колоидна химия включват изчисляване чрез термодинамични уравнения. В зависимост от разглежданата реакция е възможно да се определи възможността за нейното спонтанно възникване.
Поради нестабилността на термодинамичните системи се случват процеси, които са свързани с уголемяването на частиците, придружени от намаляване на интерфейса.
Причините за промяната в термодинамичното състояние
Какви фактори влияят на повърхностното напрежение?
На първо място, важно е да се подчертае естеството на веществата. Повърхностното напрежение е пряко свързано с характеристиките на кондензираната фаза. С увеличаване на полярността на връзката в веществото, силата на опън се увеличава.
Температурата също влияе на състоянието на интерфейса. В случай на увеличаването му силите, действащи между отделните частици в веществото, намаляват.
Концентрацията на вещества, разтворени в анализираната течност, също влияе върху състоянието на термодинамичната система.
Има два вида вещества. SIV (повърхностноактивни неактивни вещества) увеличават напрежението на разтвора в сравнение с идеалния разтворител. Това са силни електролити. Повърхностноактивните вещества (повърхностноактивни вещества) намаляват напрежението на интерфейса в получения разтвор. С увеличаване на тези вещества в разтвора се наблюдава тяхната концентрация в повърхностния слой на разтвора. Полярните органични съединения са киселини, алкохоли. Те съдържат полярни групи (амино, карбоксил, хидроксо), както и неполярна въглеводородна верига.
Сорбционни функции
Физическата колоидна химия (SPO) включва раздел,относно сорбционните процеси. Адсорбцията е процес на спонтанна промяна в повърхностния слой на концентрацията на веществата спрямо тяхното количество в обема на фазите.
Адсорбентът е веществото на повърхносттакойто се депозира. Адсорбцията е вещество, способно да утаява. Адсорбатът е утаено вещество. Десорбцията е обратен процес на адсорбция.
Типове сорбция
Учителят по физическа колоидна химия говори задва вида адсорбция. В случай на физическо отлагане се отделя малко количество енергия, което е сравнимо с топлината на кондензация. Този процес е обратим. С повишаване на температурата адсорбцията намалява и скоростта на обратния процес (десорбция) се увеличава.
Химичната версия на адсорбцията е необратима, сповърхността не напуска адсорбцията, а повърхностното съединение. По време на хемосорбцията топлината е висока, съизмерима е с размера на топлинния ефект на химична реакция. С увеличаване на температурния индекс хемосорбцията се увеличава и взаимодействието между веществата се увеличава.
Като пример за хемосорбция отбелязваме адсорбциятаповърхността на метален кислород от въздуха, той се изучава чрез физическа колоидна химия. Проблемите и решенията често се свързват с определянето на степента на напрежение, което възниква на интерфейса между две среди.
Да се опише количествено изразеноадсорбция, използва се абсолютна адсорбция. Той характеризира количеството адсорбат (в мол) на единица площ от приетия адсорбент. Плановете на физическата колоидна химия включват количествено определяне на тази стойност.
Характеристики на адсорбенти
Физическа и колоидна химия специално вниманиепосвещава на анализа на видовете адсорбенти, тяхното практическо приложение. В зависимост от размера на адсорбиращата повърхност е възможно различно количество адсорбирано вещество. Най-ефективните адсорбенти са вещества с развита повърхност: колоиди, прахове, порести реагенти.
Като основни количествени характеристикиадсорбенти излъчват специфична повърхност и обемна порьозност. Първата стойност показва съотношението на адсорбиращата повърхност към масата. Втората характеристика подсказва особеностите на нейната структура.
В колоидната химия има два видаадсорбенти. Непорестите вещества се създават от твърди частици, които образуват пореста структура на "прахообразната диафрагма", когато са плътно опаковани. Пространствата между зърната на материята действат като пори между тях. Структурата може да бъде микро- или макропореста. Порестите адсорбенти са структури, които са съставени от зърна с вътрешна порьозност.
Във физическата химия се отделя специално вниманиехарактеристики на грубо диспергираните системи. Те са прахообразни формулировки, които се образуват от прахообразни зърна при натискане или плътно опаковане в епруветки. Получените системи имат определени термодинамични характеристики, чието изучаване е основната задача на физическата колоидна химия.
Има подразделение на процеса (като се вземе предвидприродата на адсорбцията) върху йонна, молекулярна, колоидна адсорбция. Молекулярният процес е свързан с разтвори на слаби електролити или диелектрици. Адсорбцията на разтворените вещества се извършва на повърхността на твърдия адсорбент.
Част от активните места на повърхността на адсорбента са заети от молекули разтворител. Когато преминават процеса на отлагане, молекулите на разтворителя и адсорбцията са конкуренти.
заключение
Физическата и колоидната химия са важнираздели по химия. Те обясняват основните процеси, протичащи в разтвори, позволяват да се изчисли количеството топлина, отделена (абсорбирана) по време на образуването на нови вещества. Основният закон, използван при количествените изчисления, е законът на Хес. Той свързва няколко термодинамични характеристики, присъщи на веществата: енталпия, ентропия, енергия. Термодинамичният процес на образуване на сложни вещества от прости (начални) компоненти може да се разглежда от гледна точка на закона на Хес. Направените изчисления ни позволяват да определим ефективността на процеса.
