La chimie physique des colloïdes est une science qui étudie les propriétés chimiques et physiques des phénomènes de surface et des systèmes dispersés.
Définitions
La chimie physicolloïde est associée à la dispersionsystèmes. Il est d'usage de les comprendre comme de tels états dans lesquels une ou plusieurs substances sont dans un état dispersé (écrasé) par la masse de la seconde substance. La phase fragmentée est appelée phase dispersée. Un milieu de dispersion est un milieu dans lequel une phase dispersée se présente sous une forme fragmentée.
Adsorption et phénomènes de surface
La chimie physique des colloïdes considère les phénomènes de surface qui se produisent à l'interface de systèmes dispersés.
Parmi eux, notons :
- mouillage;
- tension superficielle;
- adsorption.
Analyses chimiques physicolloïdes importantesprocédés techniques liés à l'épuration des eaux usées et de l'air, traitement des minéraux, soudure des métaux, peinture de diverses surfaces, lubrification, nettoyage des surfaces.
Tension superficielle
La chimie colloïdale organique et physique expliquephénomènes se produisant à l'interface. Analysons un système composé de gaz et de liquide. La molécule, qui est à l'intérieur du système, est sollicitée par les forces d'attraction du côté des molécules les plus proches. Des forces s'exercent également sur la molécule qui se trouve à la surface, mais elles ne sont pas compensées.
La raison en est qu'à l'état gazeuxles distances entre les molécules sont assez grandes, les forces sont pratiquement minimes. La pression interne essaie de pénétrer profondément dans la molécule liquide, ce qui entraîne une compression.
Pour créer une nouvelle interface, pourPar exemple, pour étirer un film, il est nécessaire d'effectuer un travail contre la pression interne. Il existe une relation directe entre l'énergie dépensée et la pression interne. L'énergie concentrée dans les molécules situées à la surface est considérée comme de l'énergie de surface libre.
Fondamentaux de la thermodynamique
Les principales tâches de la chimie physique des colloïdes incluent le calcul par des équations thermodynamiques. En fonction de la réaction considérée, il est possible de déterminer la possibilité de son apparition spontanée.
En raison de l'instabilité des systèmes thermodynamiques, des processus se produisent qui sont associés à l'agrandissement des particules, accompagné d'une diminution de l'interface.
Raisons du changement d'état thermodynamique
Quels facteurs influencent la tension superficielle?
Tout d'abord, il est important de souligner la nature des substances.L'amplitude de la tension superficielle est directement liée aux caractéristiques de la phase condensée. Avec une augmentation de la polarité de la liaison dans la substance, une augmentation de la force de tension se produit.
L'état à l'interface est également influencé par la température. Dans le cas de son augmentation, les forces agissant entre les particules individuelles de la substance diminuent.
La concentration des substances dissoutes dans le liquide analysé affecte également l'état du système thermodynamique.
Il existe deux types de substances.Les SIV (substances inactives tensioactives) augmentent la tension de la solution par rapport au solvant idéal. Ces substances sont des électrolytes puissants. Les tensioactifs (tensioactifs) abaissent la tension à l'interface dans la solution résultante. Avec une augmentation de ces substances dans la solution, leur concentration est observée dans la couche superficielle de la solution. Les composés organiques polaires sont des acides, des alcools. Ils contiennent des groupes polaires (amino, carboxyle, hydroxo), ainsi qu'une chaîne hydrocarbonée non polaire.
Fonctionnalités de sorption
La chimie physique des colloïdes (SPO) comprend une section,concernant les processus de sorption. L'adsorption est un processus de changement spontané dans la couche superficielle de la concentration de substances par rapport à leur quantité dans le volume de phases.
L'adsorbant est la substance à la surfacequi est déposé. Un adsorbant est une substance capable de précipitation. Un adsorbat est une substance précipitée. La désorption est le processus inverse de l'adsorption.
Types de sorption
Le professeur de chimie des colloïdes physiques parle dedeux types d'adsorption. Dans le cas du dépôt physique, une petite quantité d'énergie est libérée, ce qui est comparable à la chaleur de condensation. Ce processus est réversible. En cas d'augmentation de la température, l'adsorption diminue et la vitesse du processus inverse (désorption) augmente.
La version chimique de l'adsorption est irréversible, avecla surface ne quitte pas l'adsorbant, mais le composé de surface. Lors de la chimisorption, la chaleur est élevée, elle est proportionnelle à l'ampleur de l'effet thermique d'une réaction chimique. Avec une augmentation de l'indice de température, la chimisorption augmente et l'interaction entre les substances augmente.
A titre d'exemple de chimisorption, on note l'adsorptionla surface du métal oxygène de l'air, il est étudié par chimie physique colloïdale. Les problèmes et les solutions sont souvent associés à la détermination de l'ampleur de la tension qui se produit à l'interface entre deux médias.
Pour décrire quantitativement unadsorption, l'adsorption absolue est utilisée. Il caractérise la quantité d'adsorbat (en mol) par unité de surface de l'adsorbant prélevé. Les plans de la chimie physique des colloïdes comportent une détermination quantitative de cette valeur.
Caractéristiques des adsorbants
Une attention particulière à la chimie physique et colloïdaleconsacre à l'analyse des types d'adsorbants, leur application pratique. Selon la taille de la surface de l'adsorbant, une quantité différente de substance adsorbée est possible. Les adsorbants les plus efficaces sont les substances à surface développée : colloïdes, poudres, réactifs poreux.
Comme les principales caractéristiques quantitativesles adsorbants émettent une surface spécifique et une porosité volumétrique. La première valeur indique le rapport de la surface de l'adsorbant à la masse. La seconde caractéristique assume les particularités de sa structure.
En chimie colloïdale, il en existe deux types.adsorbants. Les substances non poreuses sont créées par des particules solides qui forment une structure poreuse d'un "diaphragme de poudre" lorsqu'elles sont étroitement emballées. Les espaces entre les grains de la substance agissent comme des pores entre eux. La structure peut avoir une structure micro- ou macroporeuse. Les adsorbants poreux sont des structures constituées de grains à porosité interne.
En chimie physique, une attention particulière estcaractéristiques des systèmes grossièrement dispersés. Ce sont des compositions de poudre qui sont formées à partir de grains de poudre en les pressant ou en les emballant étroitement dans des tubes. Les systèmes résultants ont certaines caractéristiques thermodynamiques, dont l'étude est la tâche principale de la chimie physique des colloïdes.
Il y a une subdivision du processus (en tenant comptenature de l'adsorbant) sur l'adsorption ionique, moléculaire, colloïdale. Le processus moléculaire est associé à des solutions d'électrolytes faibles ou de diélectriques. L'adsorption des solutés se produit à la surface de l'adsorbant solide.
Une partie des sites actifs à la surface de l'adsorbant est occupée par des molécules de solvant. Au cours du processus de dépôt, les molécules du solvant et de l'adsorbant sont concurrentes.
Conclusion
La chimie physique et colloïdale est importantesections de chimie. Ils expliquent les principaux processus se produisant dans les solutions, permettent de calculer la quantité de chaleur libérée (absorbée) lors de la formation de nouvelles substances. La principale loi utilisée dans les calculs quantitatifs est la loi de Hess. Il relie plusieurs caractéristiques thermodynamiques inhérentes aux substances : enthalpie, entropie, énergie. Le processus thermodynamique de formation de substances complexes à partir de composants simples (initiales) peut être considéré du point de vue de la loi de Hess. Les calculs effectués nous permettent de déterminer l'efficacité du procédé.
