A química física dos colóides é uma ciência que estuda as propriedades químicas e físicas dos fenômenos de superfície e sistemas dispersos.
Definições
A química fisicolóide está associada a dispersãosistemas. Sob eles, é comum entender os estados em que uma ou mais substâncias estão em um estado disperso (esmagado) pela massa da segunda substância. A fase fragmentada é referida como fase dispersa. Um meio de dispersão é um meio no qual uma fase dispersa está em uma forma fragmentada.
Fenômenos de adsorção e superfície
A química física dos colóides considera fenômenos de superfície que ocorrem na interface de sistemas dispersos.
Dentre eles, destacamos:
- molhar;
- tensão superficial;
- adsorção.
Análise química fisicoloide importanteprocessos técnicos relacionados com a purificação de águas residuais e do ar, processamento mineral, soldagem de metais, pintura de várias superfícies, lubrificação, limpeza de superfícies.
Tensão superficial
Química coloidal orgânica e física explicamfenômenos que ocorrem na interface. Vamos analisar um sistema que consiste em gás e líquido. Uma molécula que está dentro do sistema é influenciada pelas forças de atração do lado das moléculas mais próximas. As forças também atuam sobre uma molécula que está localizada na superfície, mas não são compensadas.
A razão é que em estado gasosoas distâncias entre as moléculas são grandes o suficiente, as forças são praticamente mínimas. A pressão interna tenta penetrar profundamente na molécula do líquido e, como resultado, ocorre a compressão.
Para criar uma nova interface, paraPor exemplo, ao esticar em um filme, é necessário realizar trabalho contra a pressão interna. Existe uma relação direta entre a energia gasta e a pressão interna. A energia concentrada nas moléculas localizadas na superfície é considerada energia superficial livre.
Fundamentos da Termodinâmica
As principais tarefas da química física dos colóides incluem o cálculo por equações termodinâmicas. Dependendo da reação em consideração, é possível determinar a possibilidade de sua ocorrência espontânea.
Devido à instabilidade dos sistemas termodinâmicos, ocorrem processos que estão associados ao alargamento das partículas, acompanhado de uma diminuição na interface.
As razões para a mudança no estado termodinâmico
Que fatores influenciam a tensão superficial?
Em primeiro lugar, é importante destacar a natureza das substâncias. A tensão superficial está diretamente relacionada às características da fase condensada. Com o aumento da polaridade da ligação na substância, a força de tensão aumenta.
O estado na interface também é influenciado pela temperatura. No caso de seu aumento, as forças que atuam entre as partículas individuais na substância diminuem.
A concentração de substâncias dissolvidas no líquido analisado também afeta o estado do sistema termodinâmico.
Existem dois tipos de substâncias.O SIV (substâncias inativas do surfactante) aumenta a tensão da solução em relação ao solvente ideal. Essas substâncias são eletrólitos fortes. Os surfactantes (surfactantes) reduzem a tensão na interface na solução resultante. Com o aumento dessas substâncias na solução, sua concentração é observada na camada superficial da solução. Os compostos orgânicos polares são ácidos, álcoois. Eles contêm grupos polares (amino, carboxil, hidroxo), bem como uma cadeia de hidrocarboneto apolar.
Recursos de sorção
Química coloidal física (SPO) inclui uma seção,relativos aos processos de sorção. Adsorção é um processo de mudança espontânea na camada superficial da concentração das substâncias em relação à sua quantidade no volume das fases.
O adsorvente é a substância na superfícieque é depositado. Um adsortivo é uma substância capaz de precipitação. Um adsorbato é uma substância precipitada. A dessorção é o processo reverso de adsorção.
Tipos de sorção
Professor de química colóide físico fala sobredois tipos de adsorção. No caso de deposição física, uma pequena quantidade de energia é liberada, que é comparável ao calor de condensação. Este processo é reversível. No caso de um aumento na temperatura, a adsorção diminui e a taxa do processo reverso (dessorção) aumenta.
A versão química da adsorção é irreversível, coma superfície não deixa o adsorvente, mas o composto da superfície. Durante a quimissorção, o calor é alto, é proporcional ao tamanho do efeito térmico de uma reação química. Com o aumento do índice de temperatura, a quimissorção aumenta e a interação entre as substâncias aumenta.
Como exemplo de quimissorção, notamos a adsorçãoa superfície do metal oxigênio do ar, é estudado pela química coloidal física. Problemas e soluções são frequentemente associados à determinação da magnitude da tensão que ocorre na interface entre dois meios.
Para descrever quantitativamente um pronunciadoadsorção, a adsorção absoluta é usada. Caracteriza a quantidade de adsorbato (em mol) por unidade de área do adsorvente tomada. Os planos da química física do colóide incluem uma determinação quantitativa deste valor.
Características dos adsorventes
Química física e coloidal atenção especialdedica-se à análise de tipos de adsorventes, sua aplicação prática. Dependendo do tamanho da superfície do adsorvente, uma quantidade diferente de substância adsorvida é possível. Os adsorventes mais eficazes são substâncias com superfície desenvolvida: colóides, pós, reagentes porosos.
Como as principais características quantitativasadsorventes emitem área superficial específica e porosidade volumétrica. O primeiro valor mostra a relação entre a superfície do adsorvente e a massa. A segunda característica assume as peculiaridades de sua estrutura.
Na química coloidal, existem dois tipos.adsorventes. As substâncias não porosas são criadas por partículas sólidas que formam uma estrutura porosa de um "diafragma de pó" quando bem embaladas. Os espaços entre os grãos da substância atuam como poros entre eles. A estrutura pode ter uma estrutura micro ou macroporosa. Adsorventes porosos são estruturas compostas por grãos com porosidade interna.
Na físico-química, atenção especial é dada acaracterísticas de sistemas dispersos grosseiramente. Eles são composições em pó que são formadas a partir de grãos de pó, pressionando-os ou embalando-os firmemente em tubos. Os sistemas resultantes têm certas características termodinâmicas, cujo estudo é a principal tarefa da química coloidal física.
Existe uma subdivisão do processo (levando em consideraçãonatureza do adsortivo) na adsorção iônica, molecular, coloidal. O processo molecular está associado a soluções de eletrólitos ou dielétricos fracos. A adsorção de solutos ocorre na superfície do adsorvente sólido.
Parte dos sítios ativos na superfície do adsorvente é ocupada por moléculas de solvente. Durante o processo de deposição, as moléculas do solvente e do adsorvente são concorrentes.
Conclusão
Química física e coloidal são importantesseções de química. Eles explicam os principais processos que ocorrem nas soluções, permitem calcular a quantidade de calor liberado (absorvido) durante a formação de novas substâncias. A principal lei usada nos cálculos quantitativos é a lei de Hess. Ele conecta várias características termodinâmicas inerentes às substâncias: entalpia, entropia, energia. O processo termodinâmico de formação de substâncias complexas a partir de componentes simples (iniciais) pode ser considerado do ponto de vista da lei de Hess. Os cálculos realizados permitem determinar a eficiência do processo.
