Презентация на тему: Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы

Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Классификация дисперсных систем
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Классификация коллоидных систем
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Характеристика коллоидных растворов
Получение коллоидных систем
Методы получения коллоидных систем
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Методы очистки коллоидных растворов
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Молекулярно-кинетические свойства
К Б – константа Больцмана, 1,38•10 -23 Дж/ K ; Т – температура, К; t – время, с; ŋ – вязкость, Н•с/м 2 ; r – радиус частицы, м.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Осмотическое давление
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Седиментационный анализ применяется:
Методы
Оптические свойства
Эффект Фарадея - Тиндаля
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Строение мицеллы
Строение мицеллы А gCl
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Мицелла А gCl в избытке А gNO 3
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы.
1/35
Средняя оценка: 4.0/5 (всего оценок: 11)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (163 Кб)
1

Первый слайд презентации: Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы

Дисперсными называют системы, в которых множество раздробленных частиц (дисперсная фаза - ДФ) находятся во взвешенном состоянии в непрерывной дисперсионной среде (ДС).

Изображение слайда
2

Слайд 2: Классификация дисперсных систем

По размеру частиц дисперсной фазы: 1. ГДС – грубодисперсные d ≈ (10 -4 – 10 -7 )м Примеры •взмученная глина в воде •эмульсия жира в молоке (10 -5 м) •взвесь крахмала (10 -6 м) •взвесь эритроцитов в крови (7•10 -6 м) •взвесь кишечной палочки (3•10 -6 м)

Изображение слайда
3

Слайд 3

2. КДС – коллоидно - дисперсные – золи ( solution – раствор, золь) d ≈ (10 -7 – 10 -9 )м •вирус гриппа (10 -7 м) •вирус ящура (10 -8 м) •гемоглобин крови (10 -9 м) •табачный дым (10 -7 м) •золь золота (10 -8 м)

Изображение слайда
4

Слайд 4

3. Молекулярно-ионные (истинные) d < 10 -9 м •неэлектролиты: растворы глюкозы, спирта (частицы - молекулы) •электролиты: растворы кислот, солей, оснований (частицы – молекулы, ионы)

Изображение слайда
5

Слайд 5: Классификация коллоидных систем

I. По агрегатному состоянию среды и фазы

Изображение слайда
6

Слайд 6

II. По характеру взаимодействия ДФ и ДС Лиофильные (среда Н 2 О – гидрофильные) Частицы ДФ интенсивно взаимодействуют с ДС Свойства: •образуются самопроизвольно •т/д устойчивые •обратимые Примеры: растворы белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот. Лиофобные (среда Н 2 О – гидрофобные) Частицы ДФ слабо или не взаимодействуют с ДС Свойства: •система стремится к произвольному укрупнению частиц •т/д неустойчивые •необратимые Примеры: золи металлов, гидроксидов, солей

Изображение слайда
7

Слайд 7: Характеристика коллоидных растворов

Высоко дисперсные d ≈ (10 -7 – 10 -9 )м, гетерогенные, гидрофобные системы •имеют большой запас поверхностной энергии Gs •термодинамически неустойчивы, т.к. Gs → Gmin •медленно диффундируют, не оседают на дно •проходят через бумажный фильтр, но задерживаются ультрафильтрами •частицы видны только в ультрамикроскоп В организме в коллоидном состоянии находятся: плазма крови, лимфа, спинномозговая жидкость, нервные клетки, вирусы, гены, протоплазма, мембраны клеток.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Получение коллоидных систем

Впервые получил Грэм (англ) в 1861г. Грубодисперсные системы d > 10 - 7 м Коллоидные системы 10 - 9 м < d < 10 - 7 м Истинные растворы d < 10 - 9 м Диспергирование Конденсирование

Изображение слайда
9

Слайд 9: Методы получения коллоидных систем

Методы диспергирования (измельчения) • механическое дробление в шаровых и коллоидных мельницах, ступках в присутствии жидкой ДС и стабилизатора. примеры: фармацевтические препараты, какао, краски • ультразвуковое диспергирование: действие УЗ колебаний на несмешивающиеся жидкости примеры: графит, сера, краски, каучук, желатин

Изображение слайда
10

Слайд 10

• электрическое диспергирование для получения золей металлов • пептизация – химическое диспергирование, перевод свежего рыхлого осадка в золь под действием пептизатора пример: расщепление сложных белков на более простые под действием пепсина, получение гидрозоля из осадка Fe(OH) 3 под действием пептизатора FeCl 3.

Изображение слайда
11

Слайд 11

II. Методы конденсации (укрупнения) Физические •метод замены растворителя •конденсация – охлаждение паров (туман, облака) Химические (реакции с образованием осадков) гидролиз FeCl 3 + 3 HOH = Fe ( OH ) 3 (т) + 3 HCl Fe(OH) 3 + HCl = FeOCl + 2H 2 O стабилизатор окисление 2 H 2 S + O 2 = 2 S (т) + 2 H 2 O обмен AgNO 3 + KJ = AgJ( т ) + KNO 3

Изображение слайда
12

Слайд 12: Методы очистки коллоидных растворов

• Фильтрация – очистка от ГД частиц через обычные фильтры коллоидные частицы проходят, грубодисперсные задерживаются • Диализ – очистка от НМС (низкомолекулярных соединений) Метод основан на свойстве полупроницаемых мембран задерживать коллоидные частицы и пропускать молекулы и ионы НМС в растворитель, циркулирующий в диализаторе. недостаток : малая скорость (недели, месяцы) • Электродиализ – ускоренный диализ с использованием электрического тока (мин, часы)

Изображение слайда
13

Слайд 13

• Ультрафильтрация – диализ под давлением или при разрежении. применение : очистка воды, белков, нуклеиновых кислот, ферментов, витаминов, для определения размеров вирусов. • Компенсационный диализ или вивидиализ – очистка от части НМС. В диализаторе растворитель заменяется раствором НМС, который необходимо оставить в коллоидном растворе. По принципу компенсационного диализа работает аппарат «искусственная почка» АИП. применение: при острых отравлениях, обширных ожогах, токсикозах, для очистки крови (гемодиализа) от шлаков: мочевины, мочевой кислоты, билирубина. Диализирующий раствор – физиологический раствор (0,85% NaCl ).

Изображение слайда
14

Слайд 14: Молекулярно-кинетические свойства

Броуновское движение – хаотическое тепловое движение коллоидных частиц вследствие ударов о них молекул растворителя. 1 частица испытывает ≈ 10 20 ударов в секунду.

Изображение слайда
15

Слайд 15: К Б – константа Больцмана, 1,38•10 -23 Дж/ K ; Т – температура, К; t – время, с; ŋ – вязкость, Н•с/м 2 ; r – радиус частицы, м

Мера интенсивности броуновского движения ( Δ X ) – среднее квадратичное проекции смещения частицы ( формула Эйнштейна – Смолуховского ) : К Б – константа Больцмана, 1,38•10 -23 Дж/ K ; Т – температура, К; t – время, с; ŋ – вязкость, Н•с/м 2 ; r – радиус частицы, м.

Изображение слайда
16

Слайд 16

Диффузия – самопроизвольный процесс выравнивания концентрации частиц во всём объёме раствора или газа. Причина диффузии – броуновское движение Коэффициент диффузии ( D м 2 /с) рассчитывают по формуле Эйнштейна:

Изображение слайда
17

Слайд 17: Осмотическое давление

Подчиняется закону Вант-Гоффа : n – число частиц в единице объёма; N A – число Авогадро

Изображение слайда
18

Слайд 18

π, атм 0,9% раствор NaCl 7,7 1% раствор сахара 0,725 1% раствор золя Au 0,00045 Чем ↑ размер частиц, тем ↓ π

Изображение слайда
19

Слайд 19

Седиментация – оседание частиц дисперсной фазы в коллоидном растворе под действием силы тяжести. Скорость седиментации определяют по уравнению Стокса: U – скорость седиментации, м/с; g – ускорение силы тяжести, 9,8 м/с 2 ; r – радиус частицы, м; ρ – плотность дисперсной фазы, кг/м 3 ; ρ 0 – плотность дисперсной среды, кг/м 3 ; ŋ – вязкость среды, Н•с/м 2. Частицы кварца r = 10 -8 м оседают в воде на 1 см за 359 дней.

Изображение слайда
20

Слайд 20: Седиментационный анализ применяется:

для определения СОЭ – скорости оседания эритроцитов у женщин в норме СОЭ 3-12 мм/час у мужчин 2-6 мм/час в гравитационной хирургии (способ разделения крови, костного мозга и других жидких сред на фракции центрифугированием) для анализа белков, ферментов, вирусов, для определения молярной массы белков.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Методы

Плазмоферез – извлечение плазмы у больных и замена её на новую при красной волчанке, гепатите, воспалении суставов, тяжёлых отравлениях. Цитаферез - метод удаления форменных элементов циркулирующей крови: лимфоцитаферез, тромбоцитаферез, бластоцитаферез (извлечение опухолевых клеток).

Изображение слайда
22

Слайд 22: Оптические свойства

При прохождении света через дисперсную систему возможны его: преломление, поглощение, отражение, рассеяние. Это зависит от соотношения между длиной волны λ и размером частиц ДФ. Для коллоидных систем характерно светорассеяние. Размеры частиц ДФ соизмеримы с длиной волны падающего света 2 r ≈ λ, поэтому световой луч огибает частицу и меняет своё направление. Происходит дифракционное рассеяние, когда каждая частица становится вторичным источником света.

Изображение слайда
23

Слайд 23: Эффект Фарадея - Тиндаля

Изображение слайда
24

Слайд 24

Опалесценция – изменение окраски золя в рассеянном и проходящем свете. Интенсивность рассеянного света определяется по уравнению Рэлея: I, I 0 – интенсивность рассеянного и падающего света, Вт/м 2 ; n – число частиц в единице объёма; V – объём частицы; λ – длина волны падающего света, м; K P – константа Рэлея. На явлении светорассеяния устроен ультрамикроскоп для определения размеров частиц, при исследовании плазмы и сыворотки крови, лимфы, вакцин, для контроля чистоты воды, инъекционных растворов.

Изображение слайда
25

Слайд 25: Строение мицеллы

Коллоидный раствор состоит из мицелл и интермицеллярной жидкости Мицелла (крупинка) – частица дисперсной фазы ( ДФ), окруженная двойным электрическим слоем ( ДЭС ) Интермицеллярная жидкость – дисперсионная среда ( ДС ), содержащая электролиты, неэлек-тролиты, ПАВ.

Изображение слайда
26

Слайд 26: Строение мицеллы А gCl

Условия : Наличие твердой фазы ( А gCl ) Разбавленные растворы исходных веществ (А gNO 3 и К CL ) Избыток одного из компонентов ( например, КС l ) А gNO 3 + КС l = А gCl (т) + К NO 3 (изб) КС l < = > К + + С l –

Изображение слайда
27

Слайд 27

Изображение слайда
28

Слайд 28

Агрегат : сотни молекул твердой фазы, нейтрален, имеет аморфное или кристаллическое строение. Потенциалопределяющие ионы ( ПОИ ) – ионы стабилизатора, которые адсорбируются полностью по правилу Панета – Фаянса на поверхности агрегата и сообщают ему заряд. Ядро : агрегат + ПОИ- твердая фаза. Противоионы : ионы стабилизатора, противоположные по знаку ПОИ располагаются в дисперсионной среде – жидкая фаза.

Изображение слайда
29

Слайд 29

( n – x ) – часть противоионов стабилизатора связаны с ядром силами адсорбции и электростатического притяжения. Адсорбционный слой : ПОИ + ( n - x ) противоионов. Диффузный слой : остальная часть противоионов слабо связаны с ядром (только электростатически) под влиянием диффузии располагаются в жидкой дисперсионной среде. Гранула : агрегат + адсорбционный слой.

Изображение слайда
30

Слайд 30

Заряд гранулы равен по величине, но противоположен по знаку заряду ионов диффузного слоя. Мицелла : гранула + диффузный слой электронейтральна.

Изображение слайда
31

Слайд 31: Мицелла А gCl в избытке А gNO 3

А gNO 3 <=> А g + + NO 3 – {m[AgCl] · nAg + · (n-x)NO 3 – } x+ · xNO 3 – Знак заряда золя определяется по знаку заряда гранулы и ПОИ.

Изображение слайда
32

Слайд 32

Двойной электрический слой

Изображение слайда
33

Слайд 33

Электрокинетические свойства На границе твердой и жидкой фаз (между ПОИ и противоионами) возникает ДЭС =  разность потенциалов – электротермо-динамический потенциал (φ). Знак и величина его зависит от ПОИ. По мере удаления от межфазной границы его значение уменьшается. Электротермодинамический потенциал

Изображение слайда
34

Слайд 34

В электрическом поле гранула и диффузный слой движутся в противоположных направлениях, поэтому границу между ними называют поверхностью скольжения. На поверхности скольжения возникает ДЭС и электрокинетический потенциал или ζ потенциал (дзета – потенциал). Электрокинетический потенциал

Изображение слайда
35

Последний слайд презентации: Физикохимия дисперсных систем. Коллоидные системы

ζ - потенциал это часть термодинами-ческого потенциала φ, имеет одинаковый с ним знак, но всегда меньше его. ζ -потенциал зависит: 1. От толщины диффузного слоя ( l ): чем ↑ l, тем ↑ ζ. При коагуляции ζ - потенциал ↓. 2. От температуры. ζ - потенциал – мера устойчивости коллоидного раствора. Чем ↑ ζ, тем ↑ устойчивость системы. Если ζ = 0, то система находится в изоэлектрическом состоянии (ИЭС).

Изображение слайда