Fysisk kolloidkjemi er en vitenskap som studerer de kjemiske og fysiske egenskapene til overflatefenomener og spredte systemer.
definere
Physicolloid kjemi er assosiert med dispergertsystemer. Under dem er det vanlig å forstå slike tilstander der ett eller flere stoffer er i en dispergert (knust) tilstand med massen til det andre stoffet. Den fragmenterte fasen blir referert til som den dispergerte fasen. Et dispersjonsmedium er et medium der en dispergert fase er i en fragmentert form.
Adsorpsjon og overflatefenomener
Fysisk kolloidkjemi tar for seg overflatefenomener som oppstår i grensesnittet mellom spredte systemer.
Blant dem merker vi:
- fukting;
- overflatespenning;
- adsorpsjon.
Physicolloid kjemi analyser viktigtekniske prosesser knyttet til avløpsvann og luftrensing, mineralbehandling, metallsveising, maling av ulike overflater, smøring, overflaterens.
Overflatespenning
Organisk og fysisk kolloidkjemi forklarerfenomener som oppstår i grensesnittet. La oss analysere et system som består av gass og væske. Molekylet, som er inne i systemet, påvirkes av tiltrekningskreftene fra siden av de nærmeste molekylene. Det utøves også krefter på molekylet som befinner seg på overflaten, men de blir ikke kompensert.
Årsaken er at den er i gassformavstandene mellom molekylene er store nok, kreftene er praktisk talt minimale. Internt trykk prøver å trekke dypt inn i væskemolekylet, og som et resultat oppstår kompresjon.
For å lage et nytt grensesnitt, tilFor eksempel å strekke seg inn i en film, er det nødvendig å utføre arbeid mot internt trykk. Det er en direkte sammenheng mellom energien som brukes og internt trykk. Energien konsentrert i molekylene som ligger på overflaten regnes som fri overflateenergi.
Grunnleggende om termodynamikk
Hovedoppgavene til fysisk kolloidkjemi inkluderer beregning ved hjelp av termodynamiske ligninger. Avhengig av reaksjonen som vurderes, er det mulig å bestemme muligheten for dens spontane forekomst.
På grunn av ustabiliteten til termodynamiske systemer oppstår prosesser som er forbundet med utvidelse av partikler, ledsaget av en reduksjon i grensesnittet.
Årsaker til å endre den termodynamiske tilstanden
Hvilke faktorer påvirker overflatespenningen?
Først og fremst er det viktig å fremheve stoffenes natur.Størrelsen på overflatespenningen er direkte relatert til egenskapene til den kondenserte fasen. Med en økning i polariteten til bindingen i stoffet, oppstår en økning i strekkkraften.
Tilstanden ved grensesnittet påvirkes også av temperatur. Når det øker, avtar kreftene som virker mellom individuelle partikler i stoffet.
Konsentrasjonen av stoffer oppløst i den analyserte væsken påvirker også tilstanden til det termodynamiske systemet.
Det finnes to typer stoffer.SIV (overflateaktive inaktive stoffer) øker spenningen i løsningen sammenlignet med det ideelle løsningsmidlet. Disse stoffene er sterke elektrolytter. Overflateaktive midler (overflateaktive midler) senker spenningen ved grensesnittet i den resulterende løsningen. Med en økning i disse stoffene i løsningen, observeres deres konsentrasjon i overflatelaget til løsningen. Polare organiske forbindelser er syrer, alkoholer. De inneholder polare grupper (amino, karboksyl, hydroxo), samt en ikke-polar hydrokarbonkjede.
Sorpsjonsfunksjoner
Fysisk kolloidkjemi (SPO) inkluderer en seksjon,om sorpsjonsprosesser. Adsorpsjon er en prosess med spontan endring i overflatelaget av konsentrasjonen av stoffer i forhold til mengden deres i volumet av faser.
Adsorbenten er stoffet på overflatensom er deponert. Et adsorptivt middel er et stoff som kan utfelles. Et adsorbat er et utfelt stoff. Desorpsjon er den omvendte prosessen med adsorpsjon.
Sorpsjonstyper
Fysisk kolloid kjemi lærer snakker omto typer adsorpsjon. Ved fysisk avsetning frigjøres en liten mengde energi, som kan sammenlignes med kondensasjonsvarmen. Denne prosessen er reversibel. Når temperaturen stiger, avtar adsorpsjonen, og hastigheten på den omvendte prosessen (desorpsjonen) øker.
Den kjemiske versjonen av adsorpsjon er irreversibel, medoverflaten forlater ikke adsorpsjonsmidlet, men overflateforbindelsen. Under kjemisorpsjon er varmen høy, den står i forhold til størrelsen på den termiske effekten av en kjemisk reaksjon. Med en økning i temperaturindeksen øker kjemisorpsjonen, og interaksjonen mellom stoffene øker.
Som et eksempel på kjemisorpsjon bemerker vi adsorpsjonenoverflaten av metallet oksygen fra luften, er det studert av fysisk kolloidal kjemi. Problemer og løsninger er ofte forbundet med å bestemme størrelsen på spenningen som oppstår i grensesnittet mellom to medier.
For å kvantitativt beskrive en uttaltadsorpsjon, absolutt adsorpsjon brukes. Det karakteriserer mengden adsorbat (i mol) per arealenhet av adsorbenten tatt. Planene for fysisk kolloidkjemi inkluderer en kvantitativ bestemmelse av denne verdien.
Egenskaper til adsorbenter
Fysisk og kolloidal kjemi spesiell oppmerksomhetvier til analyse av typer adsorbenter, deres praktiske anvendelse. Avhengig av størrelsen på overflaten av adsorbenten, er en annen mengde adsorbert stoff mulig. De mest effektive adsorbentene er stoffer med en utviklet overflate: kolloider, pulver, porøse reagenser.
Som de viktigste kvantitative egenskapeneadsorbenter avgir spesifikt overflateareal og volumetrisk porøsitet. Den første verdien viser forholdet mellom overflaten av adsorbenten og massen. Den andre egenskapen antar særegenhetene til strukturen.
I kolloidal kjemi er det to typer.adsorbenter. Ikke-porøse stoffer skapes av faste partikler som danner en porøs struktur av en "pulvermembran" når de er tett pakket. Mellomrommene mellom stoffets korn fungerer som porer mellom dem. Strukturen kan ha en mikro- eller makroporøs struktur. Porøse adsorbenter er strukturer som består av korn med indre porøsitet.
I fysikalsk kjemi vies spesiell oppmerksomhetegenskaper ved grovt spredte systemer. De er pulversammensetninger som er dannet av pulverkorn ved å presse eller tett pakke dem inn i rør. De resulterende systemene har visse termodynamiske egenskaper, hvor studiet er hovedoppgaven til fysisk kolloidkjemi.
Det er en underinndeling av prosessen (som tar hensyn tilarten av adsorptivet) på ionisk, molekylær, kolloidal adsorpsjon. Den molekylære prosessen er assosiert med løsninger av svake elektrolytter eller dielektrikum. Adsorpsjonen av oppløste stoffer skjer på overflaten av den faste adsorbenten.
En del av de aktive stedene på overflaten av adsorbenten er okkupert av løsemiddelmolekyler. Under avsetningsprosessen er molekylene til løsningsmidlet og adsorptivmidlet konkurrenter.
konklusjon
Fysisk og kolloidal kjemi er viktigdeler av kjemien. De forklarer hovedprosessene som forekommer i løsninger, tillater å beregne mengden varme som frigjøres (absorberes) under dannelsen av nye stoffer. Hovedloven som brukes i kvantitative beregninger er Hess lov. Den forbinder flere termodynamiske egenskaper som er iboende i stoffer: entalpi, entropi, energi. Den termodynamiske prosessen med dannelse av komplekse stoffer fra enkle (initielle) komponenter kan betraktes fra synspunktet til Hess' lov. Beregningene som er gjort lar oss bestemme effektiviteten til prosessen.
