La chimica dei colloidi fisici è una scienza che studia le proprietà chimiche e fisiche dei fenomeni superficiali e dei sistemi dispersi.
definire
La chimica fisicolloide è associata alla dispersionesistemi. Sotto di loro è consuetudine comprendere tali stati in cui una o più sostanze sono in uno stato disperso (frantumato) dalla massa della seconda sostanza. La fase frammentata è indicata come la fase dispersa. Un mezzo di dispersione è un mezzo in cui una fase dispersa è in una forma frammentata.
Adsorbimento e fenomeni superficiali
La chimica fisica dei colloidi considera i fenomeni superficiali che si verificano all'interfaccia dei sistemi dispersi.
Tra questi, notiamo:
- bagnare;
- tensione superficiale;
- adsorbimento.
Analisi chimiche fisicolloidi importantiprocessi tecnici relativi alla depurazione delle acque reflue e dell'aria, lavorazione dei minerali, saldatura dei metalli, verniciatura di varie superfici, lubrificazione, pulizia delle superfici.
Tensione superficiale
La chimica colloidale organica e fisica spiegafenomeni che si verificano all'interfaccia. Analizziamo un sistema composto da gas e liquido. La molecola, che si trova all'interno del sistema, è influenzata dalle forze di attrazione dal lato delle molecole più vicine. Le forze vengono esercitate anche sulla molecola che si trova sulla superficie, ma non vengono compensate.
Il motivo è che allo stato gassosole distanze tra le molecole sono abbastanza grandi, le forze sono praticamente minime. La pressione interna cerca di penetrare in profondità nella molecola del liquido e, di conseguenza, si verifica la compressione.
Per creare una nuova interfaccia, aAd esempio, allungando in un film, è necessario eseguire un lavoro contro la pressione interna. Esiste una relazione diretta tra l'energia spesa e la pressione interna. L'energia concentrata nelle molecole situate sulla superficie è considerata energia superficiale libera.
Fondamenti di termodinamica
I compiti principali della chimica fisica dei colloidi includono il calcolo mediante equazioni termodinamiche. A seconda della reazione in esame, è possibile determinare la possibilità che si verifichi spontaneamente.
A causa dell'instabilità dei sistemi termodinamici, si verificano processi associati all'allargamento delle particelle, accompagnato da una diminuzione dell'interfaccia.
Motivi per modificare lo stato termodinamico
Quali fattori influenzano il valore della tensione superficiale?
Prima di tutto, è importante evidenziare la natura delle sostanze.L'entità della tensione superficiale è direttamente correlata alle caratteristiche della fase condensata. Con un aumento della polarità del legame nella sostanza, si verifica un aumento della forza di tensione.
Lo stato dell'interfaccia è influenzato anche dalla temperatura. Nel caso del suo aumento, le forze che agiscono tra le singole particelle nella sostanza diminuiscono.
La concentrazione delle sostanze disciolte nel liquido analizzato influisce anche sullo stato del sistema termodinamico.
Esistono due tipi di sostanze.I SIV (sostanze tensioattive inattive) aumentano la tensione della soluzione rispetto al solvente ideale. Queste sostanze sono forti elettroliti. I tensioattivi (tensioattivi) riducono la tensione all'interfaccia nella soluzione risultante. Con un aumento di queste sostanze nella soluzione, la loro concentrazione si osserva nello strato superficiale della soluzione. I composti organici polari sono acidi, alcoli. Contengono gruppi polari (ammino, carbossile, idrosso) e una catena idrocarburica non polare.
Caratteristiche di assorbimento
La chimica dei colloidi fisici (SPO) include una sezione,riguardo ai processi di assorbimento. L'adsorbimento è un processo di cambiamento spontaneo nello strato superficiale della concentrazione di sostanze rispetto alla loro quantità nel volume delle fasi.
L'adsorbente è la sostanza sulla superficieche viene depositato. Un adsorbente è una sostanza in grado di precipitare. Un adsorbato è una sostanza precipitata. Il desorbimento è il processo inverso di adsorbimento.
Tipi di assorbimento
Parla dell'insegnante di chimica colloidale fisicadue tipi di adsorbimento. Nel caso della deposizione fisica, viene rilasciata una piccola quantità di energia, che è paragonabile al calore di condensazione. Questo processo è reversibile. All'aumentare della temperatura, l'adsorbimento diminuisce e la velocità del processo inverso (desorbimento) aumenta.
La versione chimica dell'adsorbimento è irreversibile, conla superficie non lascia adsorbente, ma il composto superficiale. Durante il chemisorbimento, il calore è elevato, è commisurato alla dimensione dell'effetto termico di una reazione chimica. Con un aumento dell'indice di temperatura, aumenta il chemisorbimento e aumenta l'interazione tra le sostanze.
Come esempio di chemisorbimento, notiamo l'adsorbimentola superficie del metallo ossigeno dall'aria, è studiata dalla chimica colloidale fisica. I problemi e le soluzioni sono spesso associati alla determinazione dell'entità della tensione che si verifica all'interfaccia tra due media.
Per descrivere quantitativamente un pronunciatoadsorbimento, viene utilizzato l'adsorbimento assoluto. Caratterizza la quantità di adsorbato (in moli) per unità di area dell'adsorbente preso. I piani della chimica fisica dei colloidi includono una determinazione quantitativa di questo valore.
Caratteristiche degli adsorbenti
Particolare attenzione alla chimica fisica e colloidalesi dedica all'analisi dei tipi di adsorbenti, alla loro applicazione pratica. A seconda delle dimensioni della superficie adsorbente, è possibile una diversa quantità di sostanza adsorbita. Gli adsorbenti più efficaci sono sostanze con una superficie sviluppata: colloidi, polveri, reagenti porosi.
Come le principali caratteristiche quantitativegli adsorbenti emettono un'area superficiale specifica e una porosità volumetrica. Il primo valore mostra il rapporto tra la superficie dell'adsorbente e la massa. La seconda caratteristica presuppone le peculiarità della sua struttura.
Nella chimica colloidale, ci sono due tipi.adsorbenti. Le sostanze non porose sono create da particelle solide che formano una struttura porosa di un "diaframma di polvere" quando strettamente imballate. Gli spazi tra i grani della sostanza agiscono come pori tra di loro. La struttura può avere una struttura micro o macroporosa. Gli adsorbenti porosi sono strutture costituite da grani con porosità interna.
Nella chimica fisica, viene prestata particolare attenzionecaratteristiche dei sistemi grossolanamente dispersi. Sono composizioni in polvere che si formano da grani di polvere premendoli o imballandoli strettamente in tubi. I sistemi risultanti hanno determinate caratteristiche termodinamiche, il cui studio è il compito principale della chimica colloidale fisica.
C'è una suddivisione del processo (tenendo contonatura dell'adsorbimento) su adsorbimento ionico, molecolare, colloidale. Il processo molecolare è associato a soluzioni di elettroliti o dielettrici deboli. L'adsorbimento dei soluti avviene sulla superficie dell'adsorbente solido.
Parte dei siti attivi sulla superficie dell'adsorbente è occupata da molecole di solvente. Durante il processo di deposizione, le molecole del solvente e dell'adsorbente sono concorrenti.
conclusione
La chimica fisica e colloidale sono importantisezioni di chimica. Spiegano i principali processi che si verificano nelle soluzioni, consentono di calcolare la quantità di calore rilasciato (assorbito) durante la formazione di nuove sostanze. La legge principale utilizzata nei calcoli quantitativi è la legge di Hess. Collega diverse caratteristiche termodinamiche inerenti alle sostanze: entalpia, entropia, energia. Il processo termodinamico di formazione di sostanze complesse da componenti semplici (iniziali) può essere considerato dal punto di vista della legge di Hess. I calcoli effettuati ci consentono di determinare l'efficienza del processo.
