Príprava disperzných systémov disperznými metódami. Príprava, stabilizácia a čistenie disperzných systémov

Kondenzačné metódy sú založené na procesoch tvorby novej fázy spojením molekúl, iónov alebo atómov v homogénnom prostredí. Tieto metódy možno rozdeliť na fyzikálne a chemické.

Fyzická kondenzácia. Najdôležitejšími fyzikálnymi metódami na výrobu disperzných systémov sú kondenzácia z pár a nahradenie rozpúšťadla. Väčšina jasný príklad kondenzácia z pár má za následok tvorbu hmly. Pri zmene parametrov systému, najmä pri poklese teploty, môže byť tlak pár vyšší ako rovnovážny tlak pár nad kvapalinou (alebo nad pevnou látkou) a v plynnej fáze sa objaví nová kvapalná (tuhá) fáza. V dôsledku toho sa systém stáva heterogénnym - začína sa vytvárať hmla (dym). Takto sa získavajú napríklad maskovacie aerosóly, ktoré vznikajú ochladzovaním pár P2O5, ZnO a iných látok. Lyosóly sa získavajú procesom spoločnej kondenzácie pár látok, ktoré tvoria dispergovanú fázu a disperzné médium na ochladenom povrchu.

Metóda náhrady rozpúšťadla je široko používaná, založená, podobne ako predchádzajúca, na takej zmene parametrov systému, v ktorej je chemický potenciál zložky v disperznom prostredí vyšší ako rovnovážny a tendencia k prechodu do rovnovážny stav vedie k vytvoreniu novej fázy. Na rozdiel od metódy kondenzácie pár (zmena teploty) sa pri metóde výmeny rozpúšťadla mení zloženie média. Ak sa teda nasýtený molekulárny roztok síry v etylalkohole naleje do veľkého objemu vody, potom je výsledný roztok v zmesi alkohol-voda už presýtený. Presýtenie povedie k agregácii molekúl síry s tvorbou častíc novej fázy - dispergovaných.

Metóda náhrady rozpúšťadiel produkuje sóly síry, fosforu, arzénu, kolofónie, acetátu celulózy a mnohých ďalších. organickej hmoty nalievaním alkoholových alebo acetónových roztokov týchto látok do vody.

Chemická kondenzácia. Tieto metódy sú tiež založené na kondenzačnom oddelení novej fázy z presýteného roztoku. Avšak na rozdiel od fyzikálne metódy, látka, ktorá tvorí dispergovanú fázu, sa objavuje ako výsledok chemickej reakcie. Zdrojom získania koloidného systému teda môže byť akákoľvek chemická reakcia, ku ktorej dochádza pri tvorbe novej fázy. Ako príklad uvedieme nasledujúce chemické procesy.

• 1. Zotavenie. Klasickým príkladom tejto metódy je príprava zlatého sólu redukciou kyseliny chlóraurovej. Peroxid vodíka sa môže použiť ako redukčné činidlo (metóda Zsigmondy):
• 2HauCl2+3H2022Au+8HCl+302

Známe sú aj ďalšie redukčné činidlá: fosfor (M. Faraday), tanín (W. Oswald), formaldehyd (R. Zsigmondy). Napríklad,

• 2KauO2+3HCHO+K2CO3=2Au+3HCOOK+KHCO3+H2O
• 2. Oxidácia. Oxidačné reakcie sú v prírode rozšírené. Je to spôsobené tým, že pri vzostupe magmatických tavenín a plynov, z nich oddelených tekutých fáz a podzemnej vody prechádzajú všetky mobilné fázy zo zóny procesy obnovy vo veľkých hĺbkach do zón oxidačných reakcií blízko povrchu. Ilustráciou tohto druhu procesu je tvorba sólu síry v hydrotermálnych vodách s oxidačnými činidlami (oxid siričitý alebo kyslík):
• 2H2S+02=2S+2H20

Ďalším príkladom je proces oxidácie a hydrolýzy hydrogenuhličitanu železa:

4Fe(HCO3)2+O2+2H204Fe(OH)3+8CO2

Výsledný sól hydroxidu železa dodáva prírodným vodám červenohnedú farbu a je zdrojom hrdzavohnedých usadenín v spodných vrstvách pôdy.

• 3. Hydrolýza. V prírode rozšírené a dôležité v technológii má tvorbu hydrosólov v procesoch hydrolýzy solí. Na čistenie odpadových vôd sa používajú procesy hydrolýzy soli (hydroxid hlinitý získaný hydrolýzou síranu hlinitého). Vysoký špecifický povrch koloidných hydroxidov vznikajúcich pri hydrolýze umožňuje efektívne adsorbovať nečistoty - molekuly povrchovo aktívnych látok a ióny ťažkých kovov.
• 4. Výmenné reakcie. Táto metóda sa najčastejšie vyskytuje v praxi. Napríklad získanie sólu sulfidu arzénu:
• 2H3AsO3+3H2SAs2S3+6H2O,

Príprava sólu jodidu strieborného:

AgNO3+KIAgI+KNO3

Je zaujímavé, že výmenné reakcie umožňujú získať sóly v organických rozpúšťadlách. Najmä reakcia bola dobre študovaná

Hg(CN)2+H2SHgS+2HCN

Uskutočňuje sa rozpustením Hg(CN)2 v metyl, etyl alebo propylalkohole a prechodom sírovodíka cez roztok.

Reakcie dobre známe v analytickej chémii, ako je výroba zrazenín síranu bárnatého alebo chloridu strieborného

Na2S04 + BaCl2 BaS04 + 2NaCl

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

za určitých podmienok vedú k produkcii takmer priehľadných, mierne zakalených sólov, z ktorých následne môže dochádzať k zrážaniu.

Pre kondenzačnú produkciu sólov je teda potrebné, aby koncentrácia látky v roztoku presahovala rozpustnosť, t.j. roztok musí byť presýtený. Tieto podmienky sú bežné pre tvorbu vysoko dispergovaného sólu aj bežného sedimentu tuhej fázy. V prvom prípade sa však vyžaduje súlad špeciálne podmienky, ktorá podľa teórie vyvinutej Weymarnom spočíva v súčasnom výskyte obrovského množstva jadier rozptýlenej fázy. Embryo treba chápať ako minimálnu akumuláciu novej fázy, ktorá je v rovnováhe s životné prostredie. Na získanie vysoko dispergovaného systému je potrebné, aby rýchlosť tvorby zárodkov bola oveľa vyššia ako rýchlosť rastu kryštálov. V praxi sa to dosiahne naliatím koncentrovaného roztoku jednej zložky do veľmi zriedeného roztoku inej zložky za intenzívneho miešania.

Soly sa tvoria ľahšie, ak sa pri ich príprave do roztokov zavedú špeciálne zlúčeniny nazývané ochranné látky alebo stabilizátory. Ako ochranné látky pri príprave hydrosólov sa používajú mydlá, bielkoviny a iné zlúčeniny. Pri príprave organosólov sa používajú aj stabilizátory.

Sol je dispergovaný systém s fázou dispergovanou tuhej častice. Aerosól zodpovedá plynnému dispergovanému médiu a lyosol (hydrosol) zodpovedá kvapalnému dispergovanému médiu.

Disperzia kvapalín sa zvyčajne nazýva atomizácia, keď sa vyskytuje v plynnej fáze, a emulgácia, keď sa uskutočňuje v inej kvapaline, ktorá je nemiešateľná s prvou.

Disperzia- jemné mletie pevných látok alebo kvapalín, čo má za následok prášky, suspenzie, emulzie ( emulgácia, alebo emulgácia). Pri rozptýlení pevných látok dochádza k ich mechanickému zničeniu.

Disperzné metódy

– mechanická disperzia– vykonávané pod vplyvom vonkajšej mechanickej práce. Metódy: obrusovanie, drvenie, štiepanie, striekanie, bublanie (prechádzanie prúdu vzduchu kvapalinou), trasenie, výbuch, pôsobenie zvuku a ultrazvukových vĺn. Touto metódou sa vyrába múka, práškový cukor, kakaový prášok, korenie, mletá káva a iné. Veľkosť častíc získaných týmto spôsobom, c.p. dosť veľké, aspoň 100 nm. Vybavenie: mažiare, mlyny, drviče rôznych typov, mlynské kamene.

Na zvýšenie účinnosti sa mechanická disperzia uskutočňuje v kvapalnom médiu. Kvapaliny (roztoky povrchovo aktívnych látok, elektrolyty), ktoré zmáčajú pevné teleso, sa na ňom adsorbujú a znižujú pevnosť pri obrábaní. Toto sa nazýva adsorpčné zníženie pevnosti pevných látok resp Rebinder efekt(založená v roku 1982 P.A. Rebinderom).

– elektrická disperzia– je založená na vytvorení voltaického oblúka medzi elektródami z nastriekaného kovu umiestnenými v chladenom DS. Kovy sa odparujú pri teplote elektrického oblúka a následne kondenzujú v studenom DS. Touto metódou sa vyrábajú najmä hydrosóly kovov (disperzným médiom je voda), ako je striebro, zlato a platina.

– ultrazvuková disperzia– na základe vplyvu ultrazvukových vibrácií s frekvenciou nad 20 tisíc za 1 s, ktoré ľudské ucho nezachytí, účinné len pre látky s nízkou pevnosťou. Patria sem síra, grafit, škrob, kaučuk, želatína atď.

K fyzikálno-chemickýmdisperzia platí metóda peptizácia. Spočíva v premene čerstvo pripravených sypkých sedimentov na koloidný roztok vplyvom špeciálnych stabilizačných prísad (peptizéry - elektrolyty, roztoky povrchovo aktívnych látok). Účinok peptizéra spočíva v tom, že častice sedimentu sa od seba oddelia a suspendujú, čím sa vytvorí sól. Tento spôsob sa môže použiť na získanie napríklad hydrosólu hydroxidu železitého). Metódu peptizácie je možné použiť len pre čerstvo pripravené sedimenty, pretože počas skladovania dochádza k procesom rekryštalizácie a starnutia, čo vedie k vzájomnému splynutiu častíc. Veľkosti častíc získané týmto spôsobom sú približne 1 nm.

DISPERSING

Disperzia môže byť spontánna alebo nespontánna. Spontánna disperzia je typická pre lyofilné systémy. Vo vzťahu k lyofóbnym systémom je spontánna disperzia vylúčená, disperzia v nich je možná pri vynaložení určitej práce.

Charakteristická je disperzia stupeň disperzie ( a ) . Je určená pomerom veľkostí východiskového produktu a častíc dispergovanej fázy výsledného systému.

a = d n/ d k, (7,1)

d n, d k - priemer častíc pred a po mletí.

Job W, potrebné na rozptýlenie pevnej látky alebo kvapaliny, sa vynakladá na deformáciu telesa W d a vytvorenie nového fázového rozhrania W a, ktorá sa meria prácou priľnavosti. Deformácia je nevyhnutným predpokladom deštrukcie tela. Práca disperzie je určená vzorcom:

W = W A + W d = * DB + kV (7.2)

* - hodnota úmerná alebo rovná povrchovému napätiu na rozhraní,

DB- zvýšenie rozhrania medzi fázami v dôsledku disperzie,

V- objem pôvodného telesa pred rozptýlením,

k- koeficient ekvivalentný deformačnej práci na jednotku objemu telesa.

Pomocou techník koloidnej chémie je možné znížiť energiu potrebnú na disperziu. Takéto metódy zahŕňajú adsorpčné zníženie sily. V dôsledku adsorpcie povrchovo aktívnych látok na vonkajšom a vnútornom povrchu pevnej látky sa medzifázová interakcia znižuje. povrchové napätie je uľahčená deformácia pevného telesa.

Zníženie disperznej energie je možné dosiahnuť nasledujúcimi spôsobmi: uskutočňovaním procesu v kvapalnom médiu, mletím so súčasnými vibráciami a použitím ultrazvukovej metódy.

ZÍSKAVANIE DISPERZNÝCH SYSTÉMOV VZHĽADOM NA KONDENZAČNÉ PROCESY

Kondenzačné metódy : kondenzácia, desublimácia, kryštalizácia. Sú založené na tvorbe novej fázy v podmienkach presýteného stavu látky v plynnom alebo kvapalnom médiu. V tomto prípade systém prechádza z homogénneho do heterogénneho. Kondenzácia a desublimácia sú charakteristické pre plynné médium a kryštalizácia je charakteristická pre kvapalné médium.

Nevyhnutná podmienka pre kondenzáciu a kryštalizáciu - presýtenie a nerovnomerné rozloženie látky v disperznom prostredí a vznik kondenzačných centier (embryá).

Stupeň presýtenia b pre roztok a paru možno vyjadriť takto:

b w = s/s s, b p = r/r s (7.3)

p, c - tlak presýtených pár a koncentrácia látky v presýtenom roztoku, p s- rovnovážny tlak nasýtených pár nad rovným povrchom, s s- rovnovážna rozpustnosť zodpovedajúca vzniku novej fázy.

Kondenzáciu uľahčujú drobné častice. Napríklad produkty spaľovania leteckého paliva, častice pôdy atď. môžu slúžiť ako kondenzačné jadrá vodnej pary.

Ak neexistujú žiadne kondenzačné jadrá, kvapôčky môžu existovať v podchladenom stave. Keď para za týchto podmienok kondenzuje, nevytvoria sa kvapôčky, ale kryštály. Proces prechodu plynnej látky na pevnú látku, obchádzajúc kvapalné skupenstvo, sa nazýva desublimácia.

Sublimácia -prechod tuhej látky na plyn bez prechodu cez kvapalinu.

Kondenzačné metódy sú založené na spontánnych procesoch, ktoré sú sprevádzané poklesom Gibbsovej energie.

Počas nukleácie a tvorby častíc z presýteného roztoku alebo plynnej fázy sa mení chemický potenciálm, vzniká fázové rozhranie, ktoré sa stáva nosičom prebytočnej voľnej povrchovej energie.

Kondenzácia môže byť fyzikálna alebo chemická.

Fyzická kondenzácia - sa vykonáva pri znížení teploty plynného média obsahujúceho pary rôznych látok.

Izotermická destilácia : zmenšenie veľkosti malých častíc až do úplného vymiznutia a rast veľkých častíc.

MEMBRÁNY A MEMBRÁNOVÉ PROCESY

Membrány- polopriepustné priečky, cez ktoré prebieha osmóza. Osmóza- spontánny proces prenosu rozpúšťadla (disperzného média) cez membránu z rozpúšťadla (menej koncentrovaného alebo koloidného roztoku) do roztoku (alebo do koncentrovanejšieho roztoku).

Membrány sú tenké porézne filmy; sú to dvojrozmerné vysoko disperzné systémy.

Najčastejšie sa membrány používajú na čistenie tekutín od nečistôt pomocou reverznej osmózy (pohyb rozpustených nečistôt cez membránu pod vplyvom vonkajšieho tlaku)

7.2 Schéma osmózy (a), reverznej osmózy (b), ultrafiltrácie a dialýzy (c) Obr.

1. disperzné médium (čistá kvapalina) kvapalina, 2. koloidný T/L alebo pravý roztok, 3. membrána, 4. prietok čistej kvapaliny (rozpúšťadla), 5. prietok nečistôt.

Ak sa z dispergovaného systému 2 aplikuje tlak P, prúd kvapaliny z oblasti 2 sa presunie do oblasti 1. Cez membránu 3 prechádzajú iba molekuly rozpúšťadla (kvôli ich väčšej pohyblivosti). Obsah oblasti 1 bude obohatený čistou kvapalinou a v oblasti 2 budú koncentrované nečistoty.

Smer pohybu kvapaliny pri reverznej osmóze je opačný ako v prípade osmózy.

Práca potrebná na implementáciu reverznej osmózy sa vynakladá na pretláčanie kvapaliny cez póry:

W os = D R V (7.4)

Dp je pokles tlaku na oboch stranách membrány,

V- objem kvapaliny prechádzajúcej cez membrány.

D p = P - p (7.5)

P - nadmerný tlak nad roztokom,

p- osmotický tlak.

Z rovnosti 7,5 vyplýva, že P> p. Táto podmienka určuje pretlak potrebný na vznik reverznej osmózy.

S pomocou dialýza(7.2, c) dispergovaný systém sa čistí od nečistôt vo forme iónov alebo molekúl. Dispergovaný systém je umiestnený v pravej časti 2 nádoby, oddelenej od ľavej časti 1 membránou 3. Membrána je priepustná pre molekuly a ióny, ale zadržiava častice dispergovanej fázy. V dôsledku difúzie sa nečistoty z oblasti s vyššou koncentráciou 2 spontánne presunú do oblasti s nižšou koncentráciou 1.

Čistenie koloidného roztoku pomocou dialýzy možno zintenzívniť pôsobením vonkajšieho tlaku p (7.2, c). V tomto prípade sa proces nazýva ultrafiltrácia.

Reverzná osmóza, dialýza, ultrafiltrácia sa používajú na rôzne účely, ale majú veľa spoločného, ​​používajú sa podobné zariadenia.

Základným princípom fungovania membrány je selektívna permeabilita, ktorá je určená veľkosťou pórov, vlastnosťami čistených systémov a vonkajším tlakom.

Membrány okrem čistiacich roztokov prispievajú k rovnováhe elektrolytov v prítomnosti častíc alebo iónov, ktorých veľkosti nedovoľujú preniknúť cez póry, tzv. membránová rovnováha, ktorý má praktický význam pre roztoky IUD, pri procesoch napučiavania látok a pri rôznych fyziologických procesoch.

Membránová technológia je oveľa efektívnejšia ako iné podobné technológie a vyžaduje nižšie náklady na energiu.

DÔVOD PRE MOLEKULÁRNE KINETICKÉ VLASTNOSTI

Všetky molekulárne kinetické vlastnosti sú spôsobené chaotickým tepelným pohybom molekúl disperzného prostredia, ktorý pozostáva z translačných, rotačných a vibračných pohybov molekúl.

Molekuly majú rôzne kinetické energie. Avšak pri danej teplote zostáva priemerná kinetická energia molekúl konštantná. Kolísanie hodnôt kinetickej energie molekúl disperzného média je príčinou molekulárnych kinetických vlastností.

Molekulárne kinetické vlastnosti sa prejavujú v kvapalných a plynných disperzných prostrediach.

BROWNOVSKÝ POHYB

Najmenšie častice nevýznamnej hmotnosti majú nerovnaké dopady molekúl disperzného média; obrázok ukazuje výslednú silu F, čo spôsobuje pohyb častíc.

7.3 Vplyv molekúl disperzného prostredia na časticu dispergovanej fázy.

Smer a hybnosť tejto sily sa neustále menia, takže častice sa pohybujú chaotickým spôsobom.

Einsteinovi a Smoluchowskému sa v roku 1907 podarilo nezávisle od seba určiť smer výslednej sily a spojiť ho s molekulárnymi kinetickými vlastnosťami média.

Ich výpočty boli založené nie na skutočnej dráhe častíc, ale na posune častíc (obr. 7.4).

Dráha častice je určená prerušovanou čiarou a posunom X charakterizuje zmenu súradnice častice za určité časové obdobie. Stredný posun bude určovať odmocninový stredný štvorcový posun častice:

(7.6)

x 1, x 2, x i- častice sa posúvajú za určitý čas.

Teória Brownovho pohybu je založená na myšlienke interakcie náhodnej sily f( t) , ktorá charakterizuje dopady molekúl a, a síl Ftv závislosti od času a sily trenia, keď sa častice dispergovanej fázy pohybujú v disperznom prostredí rýchlosťou v. Brownova pohybová rovnica(Langevinova rovnica) má tvar:

m(dv/ dt) + hv = Ft + f( t) (7.7)

Kde m- hmotnosť častíc,h- koeficient trenia pri pohybe častíc.

Po veľké časové úseky zotrvačnosť častíc, teda termín m(dv/ dt) možno zanedbať. Po integrácii 7.7. za predpokladu, že priemerný súčin impulzov náhodnej sily je rovný nule, nájdite priemerný posun:

(7.8)

Kde t- čas, h- viskozita disperzného média, r-polomer častíc dispergovanej fázy.

Brownov pohyb je najvýraznejší vo vysoko rozptýlených systémoch. Pochopenie dôvodov a rozvoj teórie Brownovho pohybu je skvelým dôkazom molekulárnej povahy hmoty.

DIFÚZIA

Difúzia- proces spontánnej distribúcie látky z oblasti s vyššou koncentráciou do oblasti s nižšou koncentráciou.

Typy difúzie:

1. molekulárne;

2. iónové;

3. difúzia koloidných častíc.

Iónová difúzia je spojená so spontánnym pohybom iónov. K tvorbe difúznej vrstvy protiiónov na povrchu častíc dispergovanej fázy dochádza podľa mechanizmu difúzie iónov.

Difúzia vysoko dispergovaných koloidných častíc je znázornená na obr. 7.5.n 1 > n 2 . To znamená, že difúzia ide zdola nahor. Difúzia je charakterizovaná určitou rýchlosťou pohybu látky cez prierez B, ktorá sa rovná dm/ dt.

Na diaľku Dx bude rozdiel koncentrácien 2 - n 1 , táto hodnota je záporná.

dn/ dx je koncentračný gradient.

Rýchlosť pohybu hmoty:

dm = – D·( dn/ dX) · Bdt (7.9)

D- koeficient difúzie.

Rovnica 7.9 - základná difúzna rovnica V diferenciálnu formu. Platí pre všetky typy difúzie, v integrálnej forme je použiteľná pre dva procesy: stacionárne a nestacionárne.

Pre stacionárny proces je koncentračný gradient konštantný. Integráciou 7.9. dostaneme:

m = – D(dn/ dX) Bt- Prvý Fickov zákon (7.10)

Fyzikálny význam difúzneho koeficientu : Ak- dn/ dX= 1, V = 1, t= 1 teda m = D to znamená, že koeficient difúzie sa číselne rovná hmotnosti difúznej látky, keď sa koncentračný gradient, plocha prierezu difúzneho toku a čas rovnajú jednotke.

Koloidné častice sa vyznačujú minimálnym difúznym koeficientom.

Difúzia sa kvantifikuje difúzny koeficient, čo súvisí so stredným posunom:

x -,2 = 2 Dr, r= x-0,2/(2 Dt) (7.11)

D= kT/ (6 phr) (7.12)

k= R/ N A

Z tohto vzorca je zrejmé, že koeficient difúzie závisí aj od tvaru častíc, takže so znalosťou koeficientu difúzie môžete určiť veľkosť častíc dispergovanej fázy.

OSMOSIS

Keď sú dva roztoky rôznych koncentrácií oddelené semipermeabilnou priehradkou, dochádza k toku rozpúšťadla z nižšej koncentrácie na vyššiu. Tento proces sa nazýva osmóza.

1 - nádoba s roztokom, 2 - nádoba s čistou kvapalinou, 3 - polopriepustná prepážka (membrána).

Termodynamické vysvetlenie osmózy:

Chemický potenciál čistej kvapalinym 2 prekračuje chemický potenciál tej istej kvapaliny v roztokum 1 .Proces prebieha spontánne v smere nižšieho chemického potenciálu, kým sa chemické potenciály nevyrovnajú.

V dôsledku pohybu kvapaliny v nádobe 1 vzniká nadmerný tlakp, volal osmotický. Rozpúšťadlo prenikajúce do oblasti 1 zvyšuje hladinu kvapaliny do výšky H, ktorá kompenzuje tlak čistého rozpúšťadla.

Osmotický tlak - nadmerný tlak nad roztokom, ktorý je potrebný na zabránenie prestupu rozpúšťadla cez membránu.

Osmotický tlak sa rovná tlaku, ktorý by vytvorila dispergovaná fáza, keby vo forme plynu pri rovnakej teplote zaberala rovnaký objem ako koloidný systém (roztok). Osmotický tlak vzniká spontánne ako dôsledok molekulárnych kinetických vlastností disperzného prostredia.

Osmotický tlak pre ideálne neelektrolytové roztoky:

pV = RTln(1 – X) (7.13)

V- molárny objem rozpúšťadla, x - molárny zlomok rozpustenej látky.

V prípade zriedených roztokov neelektrolytov:

pV = nRT (7.14)

Kde n- počet mólov rozpustenej látky.

Ak hmotnosť rozpustenej látky = q, hmotnosť = M, potom n = q/M, potom:

p = n(RT/V) = (q/V)(RT/V)(7.15)

M= mN A, m = 4/3 pr 3 r (7.16)

r- hustota častíc, m- molekulová hmotnosť častíc dispergovanej fázy, r- polomer častíc dispergovanej fázy.

potom:

(7.17)

Z tohto vzorca vyplýva, že osmotický tlak je priamo úmerný koncentrácii dispergovanej fázy a nepriamo úmerný veľkosti týchto častíc.

Osmotický tlak koloidných roztokov je nevýznamný.

SEDIMENTÁCIA

Sedimentácia- sedimentácia častíc dispergovanej fázy, reverzná sedimentácia - plávanie častíc.

Na každú časticu v systéme pôsobí gravitačná sila a Archimedova zdvíhacia sila:

F g = mg= vgr A F A = vgr 0 (7.18)

Kde r, r 0 - hustota častíc dispergovanej fázy a disperzného média, m- hmotnosť častíc, v- objem častíc, g- gravitačné zrýchlenie.

Tieto sily sú konštantné a smerujú rôznymi smermi. Výsledná sila spôsobujúca sedimentáciu je:

F sed = F g -F A = v( r - r 0 ) g (7.19)

Ak r> r 0 , častica sa potom usadí, ak naopak, potom sa vznáša.

Keď sa častica pohybuje laminárne, vzniká odpor - trecia sila:

F tr = B u (7.20)

B - koeficient trenia, u- rýchlosť pohybu častíc.

Sila pôsobiaca na časticu počas pohybu:

F = F sed - F tr = vg(r - r 0) – B u (7.21)

S rastúcou rýchlosťou a dostatočne veľkým koeficientom trenia prichádza moment, kedy trecia sila dosiahne silu spôsobujúcu sedimentáciu a hnacia sila bude rovná nule. Potom sa rýchlosť častice stane konštantnou:

u = vg(r (7,23)

Keď poznáte množstvá zahrnuté v rovnici, môžete ľahko nájsť polomer častíc dispergovanej fázy.

Schopnosť sedimentácie je vyjadrená prostredníctvom sedimentačná konštanta:

S sed = u/g (7.24)

Fenomén sedimentácie je široko používaný v rôznych priemyselných odvetviach, vrátane často používaných na analýzu rozptýlených systémov.

Dva spôsoby výroby disperzných systémov - disperzia a kondenzácia

Disperzia a kondenzácia sú spôsoby výroby voľne dispergovaných systémov: prášky, suspenzie, sóly, emulzie atď. Pod rozptýlením rozumieť drveniu a mletiu látky; kondenzácia je tvorba heterogénneho rozptýleného systému z homogénneho v dôsledku spájania molekúl, atómov alebo iónov do agregátov.

V globálnej výrobe rôznych látok a materiálov zaujímajú procesy disperzie a kondenzácie jedno z popredných miest. Miliardy ton surovín a produktov sa získavajú vo voľne rozptýlenom stave. To zaisťuje jednoduchú prepravu a dávkovanie a tiež umožňuje získať homogénne materiály pri príprave zmesí.

Príklady zahŕňajú drvenie a mletie rúd, uhlia, výroba cementu. Pri spaľovaní kvapalného paliva dochádza k disperzii.

Kondenzácia vzniká pri tvorbe hmly, pri kryštalizácii.

Je potrebné poznamenať, že počas disperzie a kondenzácie je tvorba disperzných systémov sprevádzaná objavením sa nového povrchu, t.j. zväčšením špecifického povrchu látok a materiálov, niekedy tisíckrát alebo viackrát. Preto si výroba rozptýlených systémov, až na niektoré výnimky, vyžaduje energetický výdaj.

Pri drvení a mletí sa materiály ničia predovšetkým v miestach pevnostných defektov (makro- a mikrotrhliny). Preto s postupujúcim mletím sa zvyšuje sila častíc, čo vedie k zvýšeniu spotreby energie na ich ďalšie rozptýlenie.

Zničenie materiálov možno uľahčiť používaním Rehbinderov efekt – adsorpčné zníženie degradácie pevných látok. Tento efekt spočíva v znížení povrchovej energie pomocou povrchovo aktívnych látok, čo má za následok ľahšiu deformáciu a deštrukciu pevnej látky. Ako také povrchovo aktívne látky sa tu nazývajú redukcie tvrdosti, Napríklad tekuté kovy možno použiť na zničenie pevných kovov alebo typických povrchovo aktívnych látok.

Reduktory tvrdosti sú charakterizované malými množstvami, ktoré spôsobujú Rebinder efekt a špecifickosť účinku. Prísady, ktoré zmáčajú materiál, pomáhajú médiu prenikať do defektov a pomocou kapilárnych síl uľahčujú aj deštrukciu pevnej látky. Povrchovo aktívne látky nielenže prispievajú k deštrukcii materiálu, ale tiež stabilizujú dispergovaný stav a zabraňujú zlepeniu častíc.

Systémy s maximálnym stupňom disperzie je možné získať iba pomocou kondenzačných metód.

Koloidné roztoky môžete tiež prijímať chemickou kondenzačnou metódou, založené na chemických reakciách sprevádzaných tvorbou nerozpustných alebo málo rozpustných látok. Na tento účel sa používajú Rôzne druhy reakcie – rozklad, hydrolýza, redox a pod.

Čistenie rozptýlených systémov.

Sóly a roztoky zlúčenín s vysokou molekulovou hmotnosťou (HMC) obsahujú zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou ako nežiaduce nečistoty. Odstraňujú sa pomocou nasledujúcich metód.

Dialýza. Dialýza bola historicky prvou metódou čistenia. Navrhol to T. Graham (1861). Schéma najjednoduchšieho dialyzátora je znázornená na obr. 3 (pozri prílohu). Čistený sól alebo roztok IUD sa naleje do nádoby, ktorej dno tvorí membrána, ktorá zadržiava koloidné častice alebo makromolekuly a umožňuje molekulám rozpúšťadla a nízkomolekulárnym nečistotám prechádzať. Vonkajšie médium v ​​kontakte s membránou je rozpúšťadlo. Nízkomolekulárne nečistoty, ktorých koncentrácia je vyššia v popole alebo makromolekulárnom roztoku, prechádzajú cez membránu do vonkajšieho prostredia (dialyzát). Na obrázku je smer toku nečistôt s nízkou molekulovou hmotnosťou znázornený šípkami. Čistenie pokračuje, kým sa koncentrácie nečistôt v popole a dialyzáte nepriblížia (presnejšie, kým sa nevyrovnajú chemické potenciály v popole a dialyzáte). Ak aktualizujete rozpúšťadlo, môžete sa takmer úplne zbaviť nečistôt. Toto použitie dialýzy je vhodné, keď účelom čistenia je odstránenie všetkých nízkomolekulárnych látok prechádzajúcich cez membránu. V niektorých prípadoch sa však úloha môže ukázať ako ťažšia - je potrebné zbaviť sa iba určitej časti nízkomolekulárnych zlúčenín v systéme. Potom ako vonkajšie prostredie používa sa roztok tých látok, ktoré je potrebné v systéme zachovať. To je presne úloha, ktorá je stanovená pri čistení krvi od nízkomolekulárnych odpadov a toxínov (soli, močovina atď.).

Ultrafiltrácia. Ultrafiltrácia je metóda čistenia pretláčaním disperzného média spolu s nečistotami s nízkou molekulovou hmotnosťou cez ultrafiltre. Ultrafiltre sú membrány rovnakého typu ako tie, ktoré sa používajú na dialýzu.

Najjednoduchšia inštalácia na čistenie ultrafiltráciou je znázornená na obr. 4 (pozri prílohu). Vyčistený roztok alebo roztok IUD sa naleje do vrecka z ultrafiltra. Prebytok sa aplikuje na sól v porovnaní s atmosferický tlak. Môže byť vytvorený buď externým zdrojom (zásobník stlačeného vzduchu, kompresor a pod.) alebo veľkým stĺpcom kvapaliny. Disperzné médium sa obnoví pridaním čistého rozpúšťadla k sólu. Aby bola rýchlosť čistenia dostatočne vysoká, aktualizácia sa vykoná čo najrýchlejšie. To sa dosiahne použitím výrazného nadmerného tlaku. Aby membrána vydržala takéto zaťaženie, je aplikovaná na mechanickú podperu. Takúto podporu poskytujú sieťky a platne s otvormi, sklenené a keramické filtre.

Mikrofiltrácia . Mikrofiltrácia je separácia mikročastíc s veľkosťou od 0,1 do 10 mikrónov pomocou filtrov. Výkon mikrofiltrátu je určený pórovitosťou a hrúbkou membrány. Na odhad pórovitosti, t.j. pomeru plochy pórov k Celková plocha filtre, využívajú rôzne metódy: stláčanie kvapalín a plynov, meranie elektrickej vodivosti membrán, stláčacie systémy obsahujúce kalibrované častice disperznej fázy atď.

Mikroporézne filtre sú vyrobené z anorganické látky a polyméry. Spekaním práškov možno získať membrány z porcelánu, kovov a zliatin. Polymérne membrány na mikrofiltráciu sa najčastejšie vyrábajú z celulózy a jej derivátov.

Elektrodialýza. Odstránenie elektrolytov sa môže urýchliť aplikáciou externe uloženého rozdielu potenciálov. Tento spôsob čistenia sa nazýva elektrodialýza. Jeho použitie na čistenie rôznych systémov s biologickými objektmi (proteínové roztoky, krvné sérum atď.) sa začalo v dôsledku úspešnej práce Dore (1910). Zariadenie najjednoduchšieho elektrodialyzátora je znázornené na obr. 5 (pozri prílohu). Predmet, ktorý sa má čistiť (sol, roztok IUD), sa umiestni do strednej komory 1 a médium sa naleje do dvoch bočných komôr. V komorách katódy 3 a anódy 5 prechádzajú ióny cez póry v membránach pod vplyvom aplikovaného elektrického napätia.

Elektrodialýza je najvhodnejšia na čistenie, keď je možné použiť vysoké elektrické napätie. Vo väčšine prípadov v počiatočnom štádiu čistenia systémy obsahujú veľa rozpustených solí a ich elektrická vodivosť je vysoká. Preto pri vysokom napätí môže vznikať značné množstvo tepla a v systémoch obsahujúcich proteíny alebo iné biologické zložky môžu nastať nezvratné zmeny. Preto je racionálne použiť elektrodialýzu ako metódu konečného čistenia, najskôr pomocou dialýzy.

Kombinované metódy čistenia. Okrem jednotlivých metód čistenia - ultrafiltrácie a elektrodialýzy - je známa ich kombinácia: elektroultrafiltrácia, používaná na čistenie a separáciu bielkovín.

Môžete čistiť a súčasne zvyšovať koncentráciu IUD sólu alebo roztoku pomocou metódy tzv elektrokantácia. Metódu navrhol W. Pauli. Elektrodekantácia nastáva, keď elektrodialyzátor pracuje bez miešania. Častice alebo makromolekuly sólu majú svoj vlastný náboj a vplyvom elektrického poľa sa pohybujú v smere jednej z elektród. Pretože nemôžu prejsť cez membránu, ich koncentrácia na jednej z membrán sa zvyšuje. Hustota častíc sa spravidla líši od hustoty média. Preto v mieste, kde je koncentrovaný sól, sa hustota systému líši od priemernej hodnoty (zvyčajne hustota rastie so zvyšujúcou sa koncentráciou). Koncentrovaný sól prúdi do spodnej časti elektrodialyzátora a v komore nastáva cirkulácia, ktorá pokračuje, kým sa častice takmer úplne neodstránia.

Koloidné roztoky a najmä roztoky lyofóbnych koloidov, čistené a stabilizované, môžu napriek termodynamickej nestabilite existovať nekonečne dlho. Faradayom pripravené roztoky sólu červeného zlata zatiaľ neprešli žiadnymi viditeľnými zmenami. Tieto údaje naznačujú, že koloidné systémy môžu byť v metastabilnej rovnováhe.

Pokiaľ ide o stupeň disperzie, koloidné systémy zaujímajú strednú polohu medzi skutočnými roztokmi (molekulárne alebo iónovo dispergované systémy) a hrubo disperznými systémami. Preto existujú dve skupiny metód na získanie disperzných systémov: Skupina 1 – disperzia, t.j. drvenie častíc dispergovanej fázy hrubo disperzných systémov, skupina 2 je založená na agregačných (kondenzačných) procesoch, pri ktorých sa molekuly pod vplyvom adhéznych síl spájajú a najskôr dávajú vznik zárodku novej fázy, a potom - skutočné častice tzv. nová fáza

Ďalšou nevyhnutnou podmienkou na získanie sólov, okrem uvedenia veľkosti častíc na koloidné, je v systéme prítomnosť stabilizátorov – látok, ktoré bránia procesu samovoľného zväčšovania koloidných častíc.

Disperzné metódy

Disperzné metódy sú založené na drvení pevných látok na častice koloidnej veľkosti a tým na tvorbe koloidných roztokov. Uskutoční sa disperzný proces rôzne metódy: mechanické mletie látky v koloidných mlynoch, striekanie kovov elektrickým oblúkom, drvenie látky pomocou ultrazvuku.

Kondenzačné metódy

Látka v molekulárne dispergovanom stave môže byť prevedená do koloidného stavu nahradením jedného rozpúšťadla iným - tie. metóda náhrady rozpúšťadla. Príkladom je výroba kolofónneho sólu, ktorý je nerozpustný vo vode, ale vysoko rozpustný v etanole. Keď sa do vody postupne pridáva alkoholický roztok kolofónie, rozpustnosť kolofónie prudko klesá, čo vedie k vytvoreniu koloidného roztoku kolofónie vo vode. Sírny hydrosól možno pripraviť podobným spôsobom.

Pomocou tejto metódy je možné získať aj koloidné roztoky chemická kondenzácia, založené na chemických reakciách sprevádzaných tvorbou nerozpustných alebo málo rozpustných látok. Na tento účel sa používajú rôzne typy reakcií - rozklad, hydrolýza, redox atď. Sól červeného zlata sa teda získa redukciou sodnej soli kyseliny zlata formaldehydom:

NaAuO 2 + HCOH + Na 2 CO 3 ––> Au + HCOONa + H 2 O

Koniec práce -

Táto téma patrí do sekcie:

Fyzikálna chémia

Krasnojarsk Štátna univerzita.. N S Kudryasheva fyzikálna chémia..

Ak potrebuješ doplnkový materiál k tejto téme, alebo ste nenašli to, čo ste hľadali, odporúčame použiť vyhľadávanie v našej databáze prác:

Čo urobíme s prijatým materiálom:

Ak bol tento materiál pre vás užitočný, môžete si ho uložiť na svoju stránku v sociálnych sieťach:

Tweetujte

Všetky témy v tejto sekcii:

Fyzikálna chémia
Návod Krasnojarsk 2007 MDT 541,128: BBK 35,514 I 73

A rozvoj
Všetky známe chemické reakcie, bez ohľadu na povahu reaktantov, sú sprevádzané rôznymi fyzikálnymi javmi - uvoľňovaním alebo absorpciou tepla, svetla, zmenami v

Ideálne plyny. Stavové rovnice plynov
Stavová rovnica ideálneho plynu je Clapeyron-Mendelejevova rovnica; Najjednoduchšia stavová rovnica reálneho plynu je van der Waalsova rovnica. Tu nasleduje

Vnútorná energia, teplo, práca
Vnútorná energia U charakterizuje celkovú energetickú rezervu pohybu a interakcie všetkých častíc, ktoré tvoria systém. Zahŕňa energiu translačného a rotačného pohybu molekúl, ene

Prvý zákon termodynamiky
Prvý zákon termodynamiky je postulát. To znamená, že tento zákon nemožno logicky dokázať, ale vyplýva zo súčtu ľudských skúseností. Len

Prvý zákon termodynamiky za izobarických, izochorických, izotermických a adiabatických podmienok pre ideálne plynové sústavy
Rovnica prvého zákona termodynamiky, ako je uvedené vyššie, pre izobarické (p = konštantné) podmienky v ideálnom plynovom systéme má tvar: QP = DH = DU + p

Hessov zákon. Dôsledky Hessovho zákona
Termochémia je odvetvie fyzikálnej chémie, ktoré študuje tepelné účinky chemických reakcií. Tepelný účinok chemickej reakcie je teplo, ktoré

Štandardné tepelné efekty
Pre pohodlie porovnávania tepelných efektov, ako aj iných termodynamických funkcií, je zavedená myšlienka štandardného stavu hmoty. Pre pevné látky a kvapaliny štandardne s

Prvý dôsledok Hessovho zákona
Tento dôsledok súvisí s teplom tvorby zlúčenín. Teplo (entalpia) tvorby zlúčeniny je množstvo tepla uvoľneného alebo absorbovaného počas tvorby 1 mol.

Druhý dôsledok Hessovho zákona
V niektorých prípadoch je vhodnejšie vypočítať tepelný účinok reakcie z teplôt (entalpií) spaľovania látok zúčastňujúcich sa reakcie. Teplo (entalpia) horenia zlúčeniny sa nazýva

Kirchhoffova rovnica. Závislosť tepelného účinku reakcie od teploty
Diferencovaním vzhľadom na teplotu (pri konštantnom tlaku) dostaneme rovnosť DН = Н2 − Н1 ¶(

Pojem entropia. Štatistická termodynamika a fyzikálny význam entropie
Všetky procesy prebiehajúce v prírode možno rozdeliť na spontánne a nespontánne. Spontánne procesy prebiehajú bez vonkajšieho výdaja energie; pre prof

Zmena entropie ako kritérium pre spontánny výskyt procesu v izolovanom systéme
Spontánne procesy prebiehajú bez výdaja energie zvonku. Spontánny priebeh procesu je spojený s nezvratnosťou. Nevratné v termodynamike

Planckov postulát. (Tretí zákon termodynamiky)
Na rozdiel od vnútornej energie a entalpie možno entropiu definovať v absolútnych číslach. Táto možnosť sa objavuje pri použití Planckovho postulátu, ktorý

Termodynamické potenciály
Matematický aparát termodynamiky je založený na kombinovanej rovnici prvého a druhého zákona termodynamiky pre vratné procesy: dU = T d

Zmeny Gibbsovej energie v chemických reakciách
Výpočet DG pre chemické procesy možno vykonať dvoma spôsobmi. Prvá metóda používa vzťah (27): DG = D

Chemický potenciál
Uvažujme o systémoch, v ktorých sa menia množstvá látok. Tieto zmeny môžu nastať v dôsledku chemických reakcií alebo fázových prechodov. Zároveň sa menia

Gibbsovo fázové pravidlo
Komponent - chemicky homogénna látka obsiahnutá v systéme, ktorú je možné izolovať zo systému a môže existovať v izolovanej forme po dlhú dobu.

Jednozložkové systémy
Keď kn = 1, rovnica fázového pravidla má tvar: C = 3 - F. Ak je 1 fáza v rovnováhe, potom C = 2, potom

Fázový diagram vody
Fázový diagram vody v súradniciach p - T je uvedený na obr. Skladá sa z 3 fázových polí - oblastí rôznych (p, T)-hodnôt, pri ktorých

Fázový diagram síry
Kryštalická síra existuje vo forme dvoch modifikácií - ortorombickej (Sр) a monoklinickej (Sм). Preto je možné, že

Clausius-Clapeyronova rovnica
Pohyb po čiarach dvojfázovej rovnováhy na fázovom diagrame (C=1) znamená konzistentnú zmenu tlaku a teploty, t.j. p = f(T). Všeobecná forma takúto funkciu pre jednozložkové

Entropia vyparovania
Molárna entropia vyparovania DSsp = DHsp/Tboil sa rovná rozdielu Spara - Sliquid. Keďže Sp

Chemická rovnováha
Termodynamická rovnováha je stav systému, ktorého charakteristiky (teplota, tlak, objem, koncentrácia) sa v priebehu času nemenia pri konštantnom

Zákon masovej akcie. Rovnovážne konštanty
Kvantitatívnou charakteristikou chemickej rovnováhy je rovnovážna konštanta, ktorú možno vyjadriť ako rovnovážne koncentrácie Ci,

Izobara a izochóra chemickej reakcie
Na získanie závislosti rovnovážnej konštanty Kp od teploty použijeme Gibbs-Helmholtzovu rovnicu:

Termodynamika roztokov
Existencia absolútne čistých látok je nemožná - každá látka nevyhnutne obsahuje nečistoty, alebo inými slovami, každý homogénny systém je viaczložkový. Riešením je homogénny systém

Tvorba riešení. Rozpustnosť
Koncentrácia zložky v roztoku sa môže meniť od nuly do určitej maximálnej hodnoty, ktorá sa nazýva rozpustnosť zložky. Rozpustnosť je koncentrácia zložky v nasýtenom

Rozpustnosť plynov v kvapalinách
Rozpustnosť plynov v kvapalinách závisí od viacerých faktorov: od povahy plynu a kvapaliny, tlaku, teploty, koncentrácie látok rozpustených v kvapaline (obzvlášť silných

Vzájomná rozpustnosť kvapalín
Kvapaliny je možné podľa povahy miešať v akomkoľvek pomere (v tomto prípade hovoria o neobmedzenej vzájomnej rozpustnosti), môžu byť prakticky

Rozpustnosť pevných látok v kvapalinách
Rozpustnosť pevných látok v kvapalinách je určená povahou látok a spravidla výrazne závisí od teploty; informácie o rozpustnosti cieľových tuhých látok

Vzťah medzi zložením kvapalného roztoku a pary. Konovalovove zákony
Relatívny obsah zložiek v pare sa spravidla líši od ich obsahu v roztoku - para je relatívne bohatšia na zložku, ktorej bod varu je nižší. Tento fakt

Tlak nasýtených pár zriedených roztokov. Raoultov zákon
Predstavme si, že do rovnovážnej sústavy kvapalina A – para A sa zavedie nejaká látka B. Pri vzniku roztoku sa molárny zlomok rozpúšťadla XA stáva

Odchýlky od Raoultovho zákona
Ak sú obe zložky binárneho (pozostávajúce z dvoch zložiek) roztoku prchavé, potom para nad roztokom bude obsahovať obe zložky. Uvažujme binárne riešenie, soc

Teplota kryštalizácie zriedených roztokov
Roztok, na rozdiel od čistej kvapaliny, pri konštantnej teplote úplne nestuhne. Pri určitej teplote, ktorá sa nazýva teplota začiatku kryštalizácie

Teplota varu zriedených roztokov
Teplota varu roztokov neprchavej látky je vždy vyššia ako teplota varu čistého rozpúšťadla pri rovnakom tlaku. Uvažujme p – T diagram s

Koncept aktivity rozpustených látok
Ak koncentrácia rozpustenej látky nepresahuje 0,1 mol/l, potom sa roztok neelektrolytu zvyčajne považuje za zriedený. V takýchto riešeniach interakcia medzi molekulami

Koligatívne vlastnosti roztokov
Niektoré vlastnosti roztokov závisia len od koncentrácie rozpustených častíc a nezávisia od ich povahy. Takéto vlastnosti roztoku sa nazývajú koligatívne. Zároveň predaj

Teória elektrolytickej disociácie. Stupeň disociácie
Elektrolyty sú látky, ktorých taveniny alebo roztoky vedú elektrický prúd v dôsledku disociácie na ióny. Na vysvetlenie zvláštností vlastností roztokov elektrolytov navrhol S. Arrhenius

Slabé elektrolyty. Disociačná konštanta
Proces disociácie slabých elektrolytov je reverzibilný. V systéme sa vytvorí dynamická rovnováha, ktorú možno kvantifikovať konštantou pa

Silné elektrolyty
Silné elektrolyty v roztokoch akejkoľvek koncentrácie úplne disociujú na ióny, a preto zákony získané pre slabé elektrolyty nemožno aplikovať na silné elektrolyty b

Elektrická vodivosť roztokov elektrolytov
Elektrický prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc. Roztoky elektrolytov majú iónovú vodivosť v dôsledku pohybu iónov v elektrike

Elektrické potenciály na fázových hraniciach
Keď sa kovová elektróda (vodič s elektronickou vodivosťou) dostane do kontaktu s polárnym rozpúšťadlom (voda) alebo roztokom elektrolytu, dve

Galvanický článok. EMF galvanického článku
Zoberme si najjednoduchší galvanický článok Daniel-Jacobi, pozostávajúci z dvoch poločlánkov - zinkových a medených platní, umiestnených v roztokoch síranov zinku a medi, ktoré sú spojené

Elektródový potenciál. Nernstova rovnica
Je vhodné reprezentovať EMF galvanického článku E ako rozdiel v niektorých veličinách charakterizujúcich každú z elektród - elektródové potenciály; O

Referenčné elektródy
Na určenie potenciálu elektródy je potrebné zmerať EMF galvanického článku zloženého z testovanej elektródy a elektródy s presne známym potenciálom

Indikátorové elektródy
Reverzibilné elektródy s vodíkovými iónmi sa v praxi používajú na stanovenie aktivity týchto iónov v roztoku (a tým aj pH roztoku) potenciom

Redoxné elektródy
Na rozdiel od opísaných elektródových procesov sa v prípade redoxných elektród vyskytujú procesy prijímania a darovania elektrónov atómami alebo iónmi.

Rýchlosť chemickej reakcie
Základný koncept chemická kinetika- rýchlosť chemickej reakcie. Rýchlosť chemickej reakcie je zmena koncentrácie reaktantov za jednotku času. Matematika

Základný postulát chemickej kinetiky
(zákon pôsobenia hmoty v chemickej kinetike) Chemická kinetika vychádza zo základného postulátu chemickej kinetiky: Rýchlosť chemickej reakcie je priamo úmerná.

Reakcie nultého rádu
Dosaďte výraz (71) do rovnice (74), berúc do úvahy, že výpočet sa vykonáva s použitím východiskovej látky A (ktorá určuje výber znamienka „mínus“):

Reakcie prvého poriadku
Dosadíme výraz (71) do rovnice (75): Integrácia

Reakcie druhého rádu
Uvažujme najjednoduchší prípad, keď má kinetická rovnica tvar (76). V tomto prípade, berúc do úvahy (71), môžeme napísať:

CH3COOC2H5 + H2O ––> CH3COOH + C2H5OH
Ak sa táto reakcia uskutočňuje pri blízkych koncentráciách etylacetátu a vody, potom je celkové poradie reakcie dva a kinetická rovnica má nasledujúci tvar:

Metódy na určenie poradia reakcií
Na stanovenie konkrétnych reakčných rádov sa používa metóda nadmerných koncentrácií. Spočíva v tom, že reakcia sa uskutočňuje za podmienok, keď je koncentrácia jedného z činidiel vysoká

Paralelné reakcie
Východiskové materiály môžu súčasne tvoriť rôzne reakčné produkty, napríklad dva alebo viac izomérov:

Reťazové reakcie
Tieto reakcie pozostávajú zo série vzájomne prepojených krokov, pričom častice, ktoré sú výsledkom každého kroku, vytvárajú následné kroky. Reťazové reakcie sa spravidla vyskytujú za účasti voľných

Van't Hoffove a Arrheniove rovnice
Reakčná rýchlostná konštanta k v rovnici (72) je funkciou teploty; Zvýšenie teploty vo všeobecnosti zvyšuje rýchlostnú konštantu. Uskutočnil sa prvý pokus zohľadniť vplyv teploty

Fotochemické reakcie
Prekonanie aktivačnej bariéry počas interakcie molekúl je možné dosiahnuť dodaním energie do systému vo forme svetelných kvánt. Reakcie, pri ktorých sa častice aktivujú

Katalýza
Rýchlosť chemickej reakcie pri danej teplote je určená rýchlosťou tvorby aktivovaného komplexu, ktorá zase závisí od množstva energie

Michaelisova rovnica
Enzymatická katalýza - katalytické reakcie prebiehajúce za účasti enzýmov - biologických katalyzátorov proteínovej povahy. Enzýmová katalýza má dve charakteristické črty:

Molekulárne kinetické vlastnosti disperzných systémov
Rozbité častice sú charakterizované Brownovým pohybom. Čím menší je priemer častíc a čím nižšia je viskozita média, tým je intenzívnejšie. S priemerom častíc 3-4 mikróny je Brownov pohyb

Optické vlastnosti koloidných systémov
Koloidné systémy sa vyznačujú matnou (zvyčajne modrastou) žiarou, ktorú možno pozorovať na tmavom pozadí, keď cez ne prechádza lúč svetla. Toto je žiara zapnutá

Adsorpcia. Gibbsova rovnica
Adsorpcia je jav spontánneho zhrubnutia v povrchovej vrstve hmoty látky, ktorá svojou prítomnosťou znižuje povrchové napätie. Hodnota adsorpcie (G, mol/m

Adsorpcia na rozhraní pevná látka-plyn
Pri adsorpcii plynov na pevné látky je popis interakcie medzi molekulami adsorbátu (látka, ktorá sa adsorbuje) a adsorbentom (látka, ktorá sa adsorbuje) veľmi zložitý.

Adsorpcia z roztokov
Povrchovo aktívne látky (tenzidy) Povrchovo aktívne látky (tenzidy) znižujú povrchové napätie. Molekuly povrchovo aktívnej látky adsorbované na rozhraní vody

Tvorba micely
Podobne ako adsorpcia je fenomén micelizácie spojený s molekulárnymi interakciami jej polárnych molekúl (častí molekúl) a hydrofóbnych väzieb uhľovodíkového reťazca. Vyššie

Elektrická dvojvrstva a elektrokinetické javy
Pri zvažovaní štruktúry micely sa ukázalo, že na povrchu koloidných častíc sa vytvára elektrická dvojitá vrstva (EDL). Prvú teóriu štruktúry DES vyvinuli Helmholtz a Perret