Тема 6 Общая хар-ка р-ров. ГДС

1. Модуль № 2 ТЕМА №6: ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАСТВОРОВ. ГЕТЕРОГЕННЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

Рассматриваемые вопросы:
1. Основные понятия. Теории растворения.
2. Эффекты растворения.
3. Гетерогенные дисперсные системы.
4. Коллоидные растворы.
5. Почвенный поглощающий комплекс.
1

2.

1. Основные понятия. Теории растворения.
Раствор – твердая или жидкая гомогенная система, состоящая из
двух или более компонентов (составных частей), относительные
количества которых могут изменяться в широких пределах.
Растворение – физико-химический процесс взаимодействия
частиц растворителя с частицами растворяемого вещества,
приводящий к равномерному распределению частиц растворяемого
вещества во всем объеме раствора.
Концентрация – относительное количество растворенного
вещества в растворе.
2

3. Теории растворения

• Физическая
теория
растворения
(Вант-Гофф,
Аррениус):
растворитель и растворенное вещество индифферентны (безразличны)
друг к другу, то есть между ними нет химического взаимодействия.
Растворение происходит за счет диффузии.
• Химическая, или сольватная теория растворения (Д. И. Менделеев):
между растворенным веществом и растворителем существуют
взаимодействия, приводящие к образованию сольватов (или гидратов,
если растворителем является вода).
3

4. 2. Эффекты растворения: 1. Энергетический эффект растворения

Энтальпия системы при этом растет: ΔНразр. св > 0 (поглощение тепла).
Энтропия системы также увеличивается: ΔSразр. св > 0 (беспорядок
увеличивается).
4

5. 2. Изменения объема

С2Н5ОН + Н2О = С2Н5ОН р-р
1л
1л
1,93 л (25 ºС)
3. Образование кристаллогидратов
Например, медный купорос – CuSO4∙5H2O – пентагидрат
сульфата меди (II).
5

6. 3. Гетерогенные дисперсные системы

Условие истинных растворов – сохранение гомогенности.
Системы, в которых одно вещество распределено в среде другого в
виде очень мелких частиц, называют дисперсными.
По размерам частиц дисперсные системы делят на:
гомогенные
гетерогенные
истинные
грубодисперсные тонкодисперсные
-5
-7
-7
-9
растворы
d = 10 -10 м
d= 10 -10 м
-9
d 10 м (нм)
лиофильные лиофобные
6

7.

Дисперсные системы гетерогенны и состоят из двух фаз:
Одна является сплошной и называется дисперсионная среда (ДС),
вторая – раздробленная и называется дисперсная фаза (ДФ).
Непременным условием образования ГДС является отсутствие
взаимодействия между ДС и ДФ!
7

8.

Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию
Условные
ДС
ДФ
обозначения
Газообразная
г/г
ГазообразЖидкая
ж/г
ная
Твердая
т/г
Газообразная
г/ж
Жидкая
Твердая
Жидкая
ж/ж
Твердая
т/ж
Газообразная
г/т
Жидкая
ж/т
Твердая
т/т
Название
дисп. сист.
Пример
Воздух, флуктуации газов
Аэрозоли Туман, облака
Табачный дым, пыль, порошок
Пена, газированная вода
Молоко, майонез, нефть, смазки
Лиозоли (эмульсии)
Шлифовальные пасты, бактерии,
золи (суспензии или взвеси)
Пемза, пенопласт, хлеб, сыр
Жемчуг, жидкие включения в
Литозоли кристаллы, влажный грунт, почва
Сплавы металлов (сталь, чугун),
цветные стекла, минералы, бетон
8

9.

Аэрозоли:
Лиозоли:
Литозоли:
9

10.

Стабилизация суспензий и эмульсий.
+
СnН2n+1 – COO H
неполярный
радикал
–
– мыло
полярная
группа
Условное обозначение молекулы ПАВ
выглядит так: O—, где
неполярный радикал обозначен чертой —,
полярная группа – O (кружком).

11. Стабилизации дисперсной системы т/ж, например, суспензия графита в воде:

Графит – неполярная дисперсная фаза
Вода – полярная дисперсионная среда
11

12.

По взаимодействию между частицами дисперсной
дисперсные системы классифицируют следующим образом:
фазы
1) свободнодисперсные системы: частицы дисперсной фазы не
связаны между собой и свободно перемещаются (аэрозоли,
лиозоли, разбавленные суспензии и эмульсии) они текучи;
2) связнодисперсные системы: частицы дисперсной фазы связаны
между собой и образуют пространственную сетку. В этом
случае одна из фаз не перемещается свободно, поскольку
структурно закреплена в виде каркаса или сетки (сливочное
масло, густые кремы), суспензии (пасты), пены (пенопласт, хлеб,
взбитые сливки и т. п.), студни).
12

13. 4. Коллоидные растворы

ДФ в коллоидных растворах являются частицы – мицеллы
ДС – интермицеллярная жидкость
AgNO3 + КBr(избыток) = AgBr(золь)↓ + КNO3.
Строение мицеллы:
• в состав ядра могут входить молекулы труднорастворимых
веществ или слабых электролитов;
• потенциалопределяющими ионами могут быть ионы, входящие
в состав ядра и имеющиеся в избытке;
• противоионами могут быть ионы, не входящие в состав ядра, но
имеющиеся в избытке.
13

14.

потенциалопределяющие
ионы
противоионы
-
+ x-
+
{m[AgBr]·n Br ···(n - x) K } · K .
ядро
адсорбционный
слой
диффузионный
слой
гранула
мицелла
Схема строения мицеллы
14

15. Коагуляция коллоидного раствора

Коагуляция – разрушение мицелл и разделение коллоидного
раствора на коагулянт (осадок) и дисперсионную среду.
Коагуляцию
коллоидного
раствора
можно
вызвать
добавлением к нему электролита, который содержит ион,
противоположный знаку гранулы.
Порог коагуляции – количество милимоль эквивалентов
электролита, которое нужно добавить к одному литру золя,
чтобы вызвать коагуляцию.
15

16. 5. Почвенный поглощающий комплекс (ППК)  

5. Почвенный поглощающий комплекс (ППК)
ППК – связанная дисперсная система, состоящая из
коллоидных частиц почвы.
Общее количество ммоль катионов, адсорбированное из 100 г
почвы, называется емкостью поглощения и выражается в ммоль
(экв) на 100 г почвы.
Примеры обменной ионной адсорбции:
а) известкование почв для устранения
кислотности:
излишней
[ППК]2Н+ + Са2+ + 2ОН− → [ППК]Са2+ + 2Н2О;
б) гипсование почв (структурирование):
[ППК]2Na+ + Са2+∙SО42− → [ППК]Са2+ + 2Na+ + SО42−.
16