Dağınık sistemlerin dispersiyon yöntemleriyle hazırlanması. Dispers sistemlerin hazırlanması, stabilizasyonu ve saflaştırılması

Yoğunlaşma yöntemleri, moleküllerin, iyonların veya atomların homojen bir ortamda birleştirilmesiyle yeni bir fazın oluşması işlemlerine dayanmaktadır. Bu yöntemler fiziksel ve kimyasal olarak ikiye ayrılabilir.

Fiziksel yoğunlaşma. Dağınık sistemler üretmenin en önemli fiziksel yöntemleri buharlardan yoğuşma ve solvent değişimidir. En açık bir örnek buharların yoğunlaşması sis oluşumuna neden olur. Sistemin parametreleri değiştiğinde, özellikle sıcaklık düştüğünde, buhar basıncı, sıvının (veya katının) üzerindeki denge buhar basıncından daha yüksek hale gelebilir ve gaz fazında yeni bir sıvı (katı) fazı ortaya çıkar. Sonuç olarak sistem heterojen hale gelir - sis (duman) oluşmaya başlar. Bu sayede örneğin P2O5, ZnO ve diğer maddelerin buharlarının soğutulmasıyla oluşan kamuflaj aerosolleri elde edilir. Liyosoller, dağılmış bir faz ve bir dağılım ortamı oluşturan maddelerin buharlarının soğutulmuş bir yüzey üzerinde ortak yoğunlaştırılması işlemi yoluyla elde edilir.

Solvent değiştirme yöntemi, bir öncekine benzer şekilde, dispersiyon ortamındaki bileşenin kimyasal potansiyelinin dengedekinden daha yüksek hale geldiği ve bir denge durumu yeni bir fazın oluşumuna yol açar. Buhar yoğunlaştırma yönteminden (sıcaklık değişimi) farklı olarak, solvent değiştirme yönteminde ortamın bileşimi değiştirilir. Bu nedenle, etil alkol içindeki doymuş bir moleküler kükürt çözeltisi büyük miktarda suya dökülürse, alkol-su karışımında elde edilen çözelti zaten aşırı doymuştur. Aşırı doygunluk, yeni bir fazın dağılmış parçacıklarının oluşumuyla kükürt moleküllerinin toplanmasına yol açacaktır.

Çözücü değiştirme yöntemi, kükürt, fosfor, arsenik, reçine, selüloz asetat ve diğerlerinin sollerini üretir. organik madde bu maddelerin alkol veya aseton çözeltilerinin suya dökülmesi.

Kimyasal yoğunlaşma. Bu yöntemler aynı zamanda yeni bir fazın aşırı doymuş bir çözeltiden yoğunlaşarak ayrılmasına da dayanmaktadır. Ancak farklı olarak fiziksel yöntemler Dağınık fazı oluşturan madde, kimyasal reaksiyonun bir sonucu olarak ortaya çıkar. Böylece yeni bir fazın oluşmasıyla meydana gelen herhangi bir kimyasal reaksiyon, koloidal bir sistemin elde edilmesine kaynak olabilir. Örnek olarak aşağıdaki kimyasal süreçleri verelim.

• 1 - Kurtarma. Bu yöntemin klasik bir örneği, kloraurik asidin indirgenmesiyle altın solunun hazırlanmasıdır. Hidrojen peroksit indirgeyici bir madde olarak kullanılabilir (Zsigmondy yöntemi):
• 2HauCl2+3H2O22Au+8HCl+3O2

Diğer indirgeyici maddeler de bilinmektedir: fosfor (M. Faraday), tanen (W. Oswald), formaldehit (R. Zsigmondy). Örneğin,

• 2KauO2+3HCHO+K2CO3=2Au+3HCOOK+KHCO3+H2O
• 2. Oksidasyon. Oksidatif reaksiyonlar doğada yaygındır. Bunun nedeni magmatik eriyiklerin ve gazların, akışkan fazların ve bunlardan ayrılan yeraltı sularının yükselişi sırasında tüm hareketli fazların bölgeden geçmesidir. kurtarma süreçleri yüzeye yakın oksidatif reaksiyon bölgelerine büyük derinliklerde. Bu tür bir prosesin bir örneği, hidrotermal sularda oksitleyici maddelerle (kükürt dioksit veya oksijen) bir kükürt solunun oluşmasıdır:
• 2H2S+O2=2S+2H2O

Başka bir örnek, demir bikarbonatın oksidasyonu ve hidrolizi sürecidir:

4Fe(HCO3)2+O2+2H2O4Fe(OH)3+8CO2

Ortaya çıkan demir hidroksit solu, doğal sulara kırmızı-kahverengi bir renk verir ve toprağın alt katmanlarındaki paslı-kahverengi birikintilerin kaynağıdır.

• 3. Hidroliz. Doğada yaygın olarak bulunan ve önemli teknolojide tuzların hidrolizi süreçlerinde hidrosol oluşumu vardır. Atık su arıtımında tuz hidroliz işlemleri kullanılmaktadır (alüminyum sülfatın hidrolizi ile elde edilen alüminyum hidroksit). Hidroliz sırasında oluşan kolloidal hidroksitlerin yüksek spesifik yüzey alanı, safsızlıkların (yüzey aktif madde molekülleri ve ağır metal iyonları) etkili bir şekilde adsorbe edilmesini mümkün kılar.
• 4. Değişim reaksiyonları. Bu yöntem çoğunlukla pratikte bulunur. Örneğin arsenik sülfür solünün elde edilmesi:
• 2H3AsO3+3H2SAs2S3+6H2O,

Gümüş iyodür solunun hazırlanması:

AgNO3+KIAgI+KNO3

İlginçtir ki, değişim reaksiyonları organik çözücülerde sol elde etmeyi mümkün kılar. Özellikle reaksiyon iyi incelenmiştir.

Hg(CN)2+H2SHgS+2HCN

Hg(CN)2'nin metil, etil veya propil alkol içinde çözülmesi ve hidrojen sülfürün çözeltiden geçirilmesiyle gerçekleştirilir.

Baryum sülfat veya gümüş klorür çökeltilerinin üretimi gibi analitik kimyada iyi bilinen reaksiyonlar

Na2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NaCl

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3

belirli koşullar altında neredeyse şeffaf, hafif bulanık solların üretilmesine yol açar ve bunlardan daha sonra çökelme meydana gelebilir.

Bu nedenle sollerin yoğunlaşma üretimi için çözeltideki madde konsantrasyonunun çözünürlüğü aşması gerekir; çözüm aşırı doymuş olmalıdır. Bu koşullar hem oldukça dağılmış bir sol hem de sıradan bir katı faz çökeltisinin oluşumu için ortaktır. Ancak ilk durumda uyum gereklidir Özel durumlar Weymarn tarafından geliştirilen teoriye göre, çok sayıda dağınık faz çekirdeğinin eşzamanlı görünümünden oluşur. Embriyo, dengede olan yeni bir fazın minimal birikimi olarak anlaşılmalıdır. çevre. Oldukça dağılmış bir sistem elde etmek için çekirdeklenme oluşum hızının kristal büyüme hızından çok daha büyük olması gerekir. Uygulamada bu, bir bileşenin konsantre çözeltisinin, bir başka bileşenin çok seyreltik çözeltisine kuvvetlice karıştırılarak dökülmesiyle elde edilir.

Sollar, hazırlanmaları sırasında koruyucu maddeler veya stabilizatörler adı verilen özel bileşiklerin çözeltilere dahil edilmesi durumunda daha kolay oluşturulur. Hidrosollerin hazırlanmasında koruyucu madde olarak sabunlar, proteinler ve diğer bileşikler kullanılır. Organosollerin hazırlanmasında stabilizatörler de kullanılır.

Sol, katı parçacık dağılmış fazına sahip dağılmış bir sistemdir. Bir aerosol, gaz halinde dağılmış bir ortama karşılık gelir ve bir liyosol (hidrosol), sıvı dağılmış bir ortama karşılık gelir.

Sıvıların dispersiyonu genellikle gaz fazında meydana geldiğinde atomizasyon, birincisiyle karışmayan başka bir sıvı içinde gerçekleştirildiğinde ise emülsifikasyon olarak adlandırılır.

Dağılım- katı veya sıvıların ince öğütülmesi, tozlar, süspansiyonlar, emülsiyonlar ( emülsifikasyon, veya emülsifikasyon). Katılar dağıldığında mekanik yıkım meydana gelir.

Dispersiyon yöntemleri

– mekanik dağılım– harici mekanik çalışmanın etkisi altında gerçekleştirilir. Yöntemler: aşınma, kırma, bölme, püskürtme, köpürtme (bir sıvının içinden hava akımı geçirme), sallama, patlama, ses ve ultrasonik dalgaların etkisi. Bu yöntem un, pudra şekeri, kakao tozu, baharat, çekilmiş kahve ve diğerlerini üretmek için kullanılır. Bu yöntemle elde edilen parçacıkların boyutu, c.p. oldukça büyük, en az 100 nm. Ekipman: harçlar, değirmenler, çeşitli tipte kırıcılar, değirmen taşları.

Verimliliği arttırmak için sıvı bir ortamda mekanik dispersiyon gerçekleştirilir. Katı bir gövdeyi ıslatan sıvılar (yüzey aktif madde çözeltileri, elektrolitler) üzerine adsorbe edilir ve işleme sırasında mukavemeti azaltır. Buna katıların mukavemetinde adsorpsiyon azalması denir veya Yeniden bağlama efekti(1982'de P.A. Rebinder tarafından kuruldu).

– elektriksel dağılım– soğutulmuş bir DS içerisine yerleştirilen püskürtme metalden yapılmış elektrotlar arasında bir voltaik ark oluşumuna dayanmaktadır. Metaller voltaik ark sıcaklığında buharlaşır ve daha sonra soğuk bir DS'de yoğunlaşır. Bu yöntem esas olarak gümüş, altın ve platin gibi metal hidrosoller (dağılım ortamı sudur) üretir.

– ultrasonik dağılım– insan kulağı tarafından algılanmayan, frekansı 1 saniyede 20 binin üzerinde olan ultrasonik titreşimlerin etkisine dayalıdır ve yalnızca düşük mukavemetli maddeler için etkilidir. Bunlara kükürt, grafit, nişasta, kauçuk, jelatin vb. dahildir.

Fiziko-kimyasaladağılım geçerlidir yöntem peptizasyon. Taze hazırlanmış gevşek çökeltilerin, özel stabilize edici katkı maddelerinin (peptizatörler - elektrolitler, yüzey aktif madde çözeltileri) etkisi altında koloidal bir çözeltiye dönüştürülmesinden oluşur. Bir peptizatörün etkisi, çökelti parçacıklarının birbirinden ayrılarak askıda kalması ve bir sol oluşturmasıdır. Bu yöntem örneğin demir (III) hidroksit hidrosolü elde etmek için kullanılabilir.). Peptizasyon yöntemi yalnızca taze hazırlanmış çökeltiler için kullanılabilir, çünkü depolama işlemleri sırasında yeniden kristalleşme ve yaşlanma meydana gelir ve bu da parçacıkların birbirleriyle birleşmesine yol açar. Bu yöntemle elde edilen parçacık boyutları yaklaşık 1 nm'dir..

DAĞITIM

Dağılma kendiliğinden olabilir veya kendiliğinden olmayabilir. Spontan dispersiyon liyofilik sistemler için tipiktir. Liyofobik sistemlerle ilgili olarak, kendiliğinden dağılım hariçtir, belirli işlerin harcanmasıyla içlerinde dağılım mümkündür.

Dispersiyon karakterize edilir dağılım derecesi ( A ) . Başlangıçtaki ürünün boyutlarının ve sonuçta ortaya çıkan sistemin dağılmış fazındaki parçacıkların oranı ile belirlenir.

A = D N/ D k,(7.1)

D N, D k - öğütmeden önce ve sonra parçacık çapı.

İş W Bir katı veya sıvıyı dağıtmak için gerekli olan, vücudun deforme edilmesine harcanır W d ve yeni bir faz arayüzünün oluşumu W a, yapışma işiyle ölçülür. Deformasyon bir cismin yok olması için gerekli bir önkoşuldur. Dispersiyon işi aşağıdaki formülle belirlenir:

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

* - Ara yüzeydeki yüzey gerilimine orantılı veya ona eşit bir değer,

DB- dispersiyonun bir sonucu olarak fazlar arasındaki arayüzde artış,

V- Orijinal gövdenin dağılmadan önceki hacmi,

k- Vücudun birim hacmi başına deformasyon işine eşdeğer katsayı.

Kolloidal kimya teknikleri kullanılarak dağılım için gereken enerji azaltılabilir. Bu tür yöntemler, mukavemette adsorpsiyonun azaltılmasını içerir. Yüzey aktif maddelerin bir katının dış ve iç yüzeylerine adsorpsiyonu sonucunda fazlar arası etkileşim azalır. yüzey gerilimi katı cismin deformasyonu kolaylaştırılır.

Dispersiyon enerjisinin azaltılması şu yöntemlerle sağlanabilir: İşlemin sıvı ortamda yapılması, eş zamanlı titreşimle öğütme ve ultrasonik yöntemin kullanılması.

YOĞUNLAŞMA İŞLEMLERİ NEDENİYLE DAĞITIM SİSTEMLERİNİN ELDE EDİLMESİ

Yoğunlaşma yöntemleri : yoğunlaşma, desüblimleşme, kristalleşme. Gaz veya sıvı ortamda bir maddenin aşırı doymuş hali koşulları altında yeni bir fazın oluşumuna dayanırlar. Bu durumda sistem homojenden heterojene geçer. Yoğunlaşma ve desüblimleşme bir gaz ortamının karakteristiğidir ve kristalizasyon bir sıvı ortamın karakteristiğidir.

Yoğunlaşma ve kristalleşme için gerekli koşul - maddenin dispersiyon ortamında aşırı doygunluğu ve eşit olmayan dağılımı ve yoğunlaşma merkezlerinin oluşumu (embriyolar).

Aşırı doygunluk derecesi B Çözelti ve buhar için şu şekilde ifade edilebilir:

B w = a/s S, B p = r/r S (7.3)

p, c - aşırı doymuş buhar basıncı ve aşırı doymuş çözeltideki maddenin konsantrasyonu, p S- düz bir yüzey üzerinde doymuş buharın denge basıncı, s S- yeni bir fazın oluşumuna karşılık gelen denge çözünürlüğü.

Yoğunlaşma küçük parçacıklar tarafından kolaylaştırılır. Örneğin uçak yakıtının yanma ürünleri, toprak parçacıkları vb. su buharı yoğunlaşma çekirdeği görevi görebilir.

Yoğuşma çekirdeği olmadığında damlacıklar aşırı soğutulmuş halde bulunabilir. Buhar bu koşullar altında yoğunlaştığında damlacıklar değil kristaller oluşacaktır. Gaz halindeki bir maddenin sıvı halini atlayarak katı hale geçme sürecine denir. desüblimasyon.

Süblimasyon -katı bir maddenin sıvıdan geçmeden gaz haline geçmesi.

Yoğuşma yöntemleri Gibbs enerjisinde bir azalmanın eşlik ettiği kendiliğinden süreçlere dayanmaktadır.

Aşırı doymuş bir çözelti veya gaz fazından parçacıkların çekirdeklenmesi ve oluşumu sırasında kimyasal potansiyel değişir.Mfazla serbest yüzey enerjisinin taşıyıcısı haline gelen bir faz arayüzü ortaya çıkar.

Yoğuşma fiziksel veya kimyasal olabilir.

Fiziksel yoğunlaşma - çeşitli maddelerin buharlarını içeren bir gaz ortamının sıcaklığı düştüğünde gerçekleştirilir.

İzotermal damıtma : Küçük parçacıkların boyutlarının tamamen yok oluncaya kadar küçülmesi ve büyük parçacıkların büyümesi.

MEMBRANLAR VE MEMBRAN PROSESLERİ

Membranlar- ozmozun gerçekleştirildiği yarı geçirgen bölmeler. Osmoz- bir solventin (dispersiyon ortamı) bir membran yoluyla bir solventten (daha az konsantre veya kolloidal solüsyon) bir solüsyona (veya daha konsantre bir solüsyona) kendiliğinden aktarılması işlemi.

Membranlar ince gözenekli filmlerdir; iki boyutlu, oldukça dağılmış sistemlerdir.

Çoğu zaman, membranlar, ters ozmoz (çözünmüş yabancı maddelerin dış basıncın etkisi altında bir membran boyunca hareketi) kullanarak sıvıları yabancı maddelerden arındırmak için kullanılır.

Şekil 7.2.Ozmoz şeması (a), ters ozmoz (b), ultrafiltrasyon ve diyaliz (c)

1. dispersiyon ortamı (saf sıvı) sıvı, 2. kolloidal T/L veya gerçek çözelti, 3. membran, 4. saf sıvı akışı (çözücü), 5. yabancı maddelerin akışı.

Dağınık sistemden (2) basınç P uygulanırsa, bölge 2'den gelen sıvı akışı bölge 1'e doğru hareket edecektir. Membrandan (3) yalnızca çözücü molekülleri geçer (daha büyük hareketliliklerinden dolayı). 1. bölgenin içeriği saf sıvıyla zenginleştirilecek, 2. bölgede ise yabancı maddeler yoğunlaşacak.

Ters ozmozda sıvının hareket yönü, ozmozdaki hareketin tersidir.

Ters ozmozun uygulanması için gereken iş, sıvının gözeneklerden geçmesine harcanır:

W işletim sistemi = D R V (7.4)

Dp, zarın her iki tarafındaki basınç düşüşüdür,

V- membranlardan geçen sıvının hacmi.

D p = P - P (7.5)

P - çözeltinin üzerindeki aşırı basınç,

P- ozmotik basınç.

Eşitlik 7.5'ten şu sonuç çıkıyor: P> P. Bu durum ters ozmozun oluşması için gereken aşırı basıncı belirler.

Yardımla diyaliz(7.2, c) Dağınık sistem iyon veya molekül formundaki yabancı maddelerden arındırılır. Dağınık sistem, kabın sağ kısmına (2) yerleştirilir ve sol kısımdan (1) membran (3) ile ayrılır. Membran, moleküllere ve iyonlara karşı geçirgendir, ancak dağılmış fazın parçacıklarını tutar. Difüzyonun bir sonucu olarak, daha yüksek konsantrasyonlu bir alandan (2) gelen yabancı maddeler kendiliğinden daha düşük konsantrasyonlu bir alana (1) hareket edecektir.

Koloidal bir çözeltinin diyaliz kullanılarak saflaştırılması, harici basınç p (7.2, c) uygulanarak yoğunlaştırılabilir. Bu durumda işleme ultrafiltrasyon denir.

Ters ozmoz, diyaliz, ultrafiltrasyon çeşitli amaçlar için kullanılır, ancak pek çok ortak noktası vardır; benzer ekipmanlar kullanılır.

Membran işleminin temel prensibi, gözenek boyutu, temizlenen sistemin özellikleri ve dış basınç tarafından belirlenen seçici geçirgenliktir.

Arındırıcı çözeltilere ek olarak, membranlar, boyutları gözeneklerden nüfuz etmesine izin vermeyen parçacıklar veya iyonların varlığında elektrolitlerin dengesine katkıda bulunur. membran dengesi RİA çözümleri için pratik önemi olan, maddelerin şişmesi süreçlerinde ve çeşitli fizyolojik süreçlerde.

Membran teknolojisi diğer benzer teknolojilere göre çok daha verimlidir ve daha düşük enerji maliyeti gerektirir.

MOLEKÜLER KİNETİK ÖZELLİKLERİN NEDENİ

Tüm moleküler kinetik özellikler, moleküllerin öteleme, dönme ve titreşim hareketlerinden oluşan dispersiyon ortamındaki moleküllerin kaotik termal hareketinden kaynaklanır.

Moleküllerin kinetik enerjileri farklıdır. Ancak belirli bir sıcaklıkta moleküllerin ortalama kinetik enerjisi sabit kalır. Bir dispersiyon ortamının moleküllerinin kinetik enerji değerlerinin dalgalanması, moleküler kinetik özelliklerin nedenidir.

Moleküler kinetik özellikler sıvı ve gaz halindeki dağılım ortamlarında kendini gösterir.

BROWN HAREKETİ

Önemsiz kütleye sahip en küçük parçacıklar, dağılım ortamının moleküllerinden eşit olmayan etkilere maruz kalır; şekil, ortaya çıkan kuvveti gösterir. F parçacıkların hareket etmesine neden olur.

Şekil 7.3.Bir dispersiyon ortamının moleküllerinin, dağılmış fazın bir parçacığı üzerindeki etkisi.

Bu kuvvetin yönü ve momentumu sürekli değiştiği için parçacıklar kaotik bir şekilde hareket eder.

Einstein ve Smoluchowski, 1907 yılında birbirinden bağımsız olarak ortaya çıkan kuvvetin yönünü belirlemeyi ve bunu ortamın moleküler kinetik özelliklerine bağlamayı başardılar.

Hesaplamaları parçacıkların gerçek yoluna değil, parçacıkların yer değiştirmesine dayanıyordu (Şekil 7.4).

Parçacığın yolu kesikli bir çizgiyle belirlenir ve kayma X Belirli bir süre boyunca bir parçacığın koordinatındaki değişikliği karakterize eder. Ortalama kayma, parçacığın ortalama kare yer değiştirmesinin kökünü belirleyecektir:

(7.6)

x 1, x 2, x Ben- Parçacık belirli bir süre boyunca kayar.

Brown hareketi teorisi rastgele bir kuvvetin etkileşimi fikrine dayanmaktadır. F( T) Moleküllerin ve kuvvetlerin etkilerini karakterize eden FTDağınık fazın parçacıkları bir dağılım ortamında belirli bir hızda hareket ettiğinde zamana ve sürtünme kuvvetine bağlı olarak v. Brown hareketinin denklemi(Langevin denklemi) şu şekle sahiptir:

M(Dv/ DT) + Hv = FT + F( T) (7.7)

Nerede M- parçacık kütlesi,H- parçacık hareketi sırasındaki sürtünme katsayısı.

Büyük zaman dilimleri boyunca parçacıkların ataleti, yani terim M(Dv/ DT) ihmal edilebilir. Entegrasyondan sonra 7.7. Rastgele kuvvet darbelerinin ortalama çarpımının sıfıra eşit olması koşuluyla, ortalama kaymayı bulun:

(7.8)

Nerede T- zaman, H- dispersiyon ortamının viskozitesi, R-dağılmış faz parçacıklarının yarıçapı.

Brown hareketi en çok yüksek oranda dağılmış sistemlerde belirgindir. Brown hareketinin nedenlerini anlamak ve teorisini geliştirmek, maddenin moleküler doğasının parlak bir kanıtıdır.

DİFÜZYON

Difüzyon- Bir maddenin daha yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana kendiliğinden dağılma süreci.

Difüzyon türleri:

1. moleküler;

2. iyonik;

3. kolloidal parçacıkların difüzyonu.

İyonik difüzyon iyonların kendiliğinden hareketi ile ilişkilidir. Dağınık faz parçacıklarının yüzeyinde dağınık bir karşı iyon tabakasının oluşumu, iyon difüzyon mekanizmasına göre gerçekleşir.

Oldukça dağılmış koloidal parçacıkların difüzyonu Şekil 2'de gösterilmektedir. 7.5.N 1 > N 2 . Yani difüzyon aşağıdan yukarıya doğru olur. Difüzyon, bir maddenin B kesiti boyunca belirli bir hareket hızı ile karakterize edilir; bu, şuna eşittir: DM/ DT.

Mesafede Dx konsantrasyon farkı olacakN 2 - N 1 , bu değer negatiftir.

DN/ Dx konsantrasyon gradyanıdır.

Maddenin hareket hızı:

DM = – D·( DN/ DX) · BDT (7.9)

D- difüzyon katsayısı.

Denklem 7.9 - temel difüzyon denklemi V diferansiyel form. Her türlü difüzyon için geçerlidir ve integral formda iki süreç için geçerlidir: sabit ve sabit olmayan.

Durağan bir süreç için konsantrasyon gradyanı sabittir. 7.9'u entegre edersek şunu elde ederiz:

M = – D(DN/ DX) BT- Fick'in ilk yasası (7.10)

Difüzyon katsayısının fiziksel anlamı : Eğer- DN/ DX= 1, V = 1, T= 1 ise M = D yani, konsantrasyon gradyanı, difüzyon akışının kesit alanı ve zaman birliğe eşit olduğunda difüzyon katsayısı, difüzyon maddesinin kütlesine sayısal olarak eşittir.

Kolloidal parçacıklar minimum difüzyon katsayısı ile karakterize edilir.

Difüzyon ölçülür difüzyon katsayısı ortalama kayma ile ilgili olan:

x -.2 = 2 DR, R= x -.2 /(2 DT) (7.11)

D= kT/ (6 PHR) (7.12)

k= R/ N A .

Bu formülden difüzyon katsayısının aynı zamanda parçacıkların şekline de bağlı olduğu açıktır, dolayısıyla difüzyon katsayısını bilerek dağılmış fazın parçacık boyutunu belirleyebilirsiniz.

OSMOZ

Farklı konsantrasyonlardaki iki çözelti yarı geçirgen bir bölmeyle ayrıldığında, düşük konsantrasyondan yüksek konsantrasyona doğru bir çözücü akışı meydana gelir. Bu sürece ozmoz denir.

1 - çözelti içeren kap, 2 - temiz sıvı içeren kap, 3 - yarı geçirgen bölme (membran).

Ozmozun termodinamik açıklaması:

Saf bir sıvının kimyasal potansiyeliM 2 çözeltideki aynı sıvının kimyasal potansiyelini aşıyorM 1 .Kimyasal potansiyeller eşitleninceye kadar süreç kendiliğinden daha düşük bir kimyasal potansiyel yönünde ilerler.

Kap 1'deki sıvının hareketi sonucunda aşırı basınç oluşurP, isminde ozmotik. Alan 1'e nüfuz eden solvent, sıvı seviyesini, saf solventin basıncını telafi eden H yüksekliğine yükseltir.

Ozmotik basınç - solventin membrandan transferini önlemek için gerekli olan solüsyonun üzerindeki aşırı basınç.

Ozmotik basınç, dağılmış fazın aynı sıcaklıktaki bir gaz formunda kolloidal sistem (çözelti) ile aynı hacmi işgal etmesi durumunda üreteceği basınca eşittir. Ozmotik basınç, dispersiyon ortamının moleküler kinetik özelliklerinin bir sonucu olarak kendiliğinden ortaya çıkar.

İdeal elektrolit olmayan çözeltiler için ozmotik basınç:

PV = RTbenN(1 – X) (7.13)

V- çözücünün molar hacmi, x - çözünmüş maddenin mol fraksiyonu.

Elektrolit olmayanların seyreltik çözeltileri durumunda:

PV = NRT (7.14)

Nerede N- çözünen maddenin mol sayısı.

Çözünen maddenin kütlesi = Q, kütle = M, o zaman N = Q/M, sonra:

P = N(RT/V) = (Q/V)(RT/V)(7.15)

M= MN A, M = 4/3 PR 3 R (7.16)

R- parçacık yoğunluğu, M- dağılmış fazın parçacıklarının moleküler ağırlığı, R- dağınık faz parçacıklarının yarıçapı.

Daha sonra:

(7.17)

Bu formülden, ozmotik basıncın dağılmış fazın konsantrasyonuyla doğru orantılı olduğu ve bu parçacıkların boyutuyla ters orantılı olduğu sonucu çıkar.

Kolloidal çözeltilerin ozmotik basıncı önemsizdir.

SEDİMENTASYON

sedimantasyon- dağılmış faz parçacıklarının çökelmesi, ters çökelme - parçacıkların yüzmesi.

Sistemdeki her parçacık, yerçekimi kuvveti ve Arşimet'in kaldırma kuvveti tarafından etkilenmektedir:

F G = MG= vGR Ve F bir = vGR 0 (7.18)

Nerede R, R 0 - dağılmış fazın ve dağılım ortamının parçacıklarının yoğunluğu, M- parçacık kütlesi, v- parçacık hacmi, G- yerçekimi ivmesi.

Bu kuvvetler sabittir ve farklı yönlere yönlendirilir. Sedimantasyona neden olan bileşke kuvvet:

F ses = F G -F bir = v( R - R 0 ) G (7.19)

Eğer R> R 0 , daha sonra parçacık yerleşir, eğer tam tersi ise, o zaman yukarı doğru yüzer.

Bir parçacık laminer olarak hareket ettiğinde direnç ortaya çıkar - sürtünme kuvveti:

F en = B sen (7.20)

B - sürtünme katsayısı, sen- parçacık hareketinin hızı.

Hareket sırasında bir parçacığa etki eden kuvvet:

F = F sed- F tr = vG(R - R 0 ) – B sen (7.21)

Artan hız ve yeterince büyük bir sürtünme katsayısı ile, sürtünme kuvvetinin çökelmeye neden olan kuvvete ulaştığı ve itici kuvvetin sıfıra eşit olacağı bir an gelir. Bundan sonra parçacığın hızı sabit hale gelir:

sen = vG(r(7.23)

Denklemde yer alan miktarları bilerek, dağılmış fazdaki parçacıkların yarıçapını kolayca bulabilirsiniz.

Sedimantasyon yeteneği şu şekilde ifade edilir: sedimantasyon sabiti:

S ses = sen/G (7.24)

Sedimantasyon olgusu, dağınık sistemlerin analizi için sıklıkla kullanılanlar da dahil olmak üzere çeşitli endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Dağınık sistemler üretmek için iki yöntem - dispersiyon ve yoğunlaşma

Dispersiyon ve yoğuşma, serbestçe dağılmış sistemler üretmeye yönelik yöntemlerdir: tozlar, süspansiyonlar, soller, emülsiyonlar vb. Dağılım altında bir maddenin ezilmesi ve öğütülmesini anlar; yoğunlaşma, moleküllerin, atomların veya iyonların agregatlar halinde birleşmesi sonucu homojen bir sistemden heterojen dağılmış bir sistemin oluşmasıdır.

Çeşitli madde ve malzemelerin küresel üretiminde, dağılma ve yoğunlaşma süreçleri önde gelen yerlerden birini işgal etmektedir. Milyarlarca ton hammadde ve ürün serbestçe dağılmış halde elde ediliyor. Bu durum taşıma ve dozaj kolaylığı sağladığı gibi, karışımlar hazırlanırken homojen malzeme elde edilmesini de mümkün kılar.

Örnekler arasında cevherlerin ezilmesi ve öğütülmesi, kömür, çimento üretimi. Sıvı yakıtın yanması sırasında dağılma meydana gelir.

Yoğuşma sis oluşumu sırasında, kristalleşme sırasında meydana gelir.

Dispersiyon ve yoğunlaşma sırasında, dağılmış sistemlerin oluşumuna yeni bir yüzeyin ortaya çıkması, yani maddelerin ve malzemelerin spesifik yüzey alanında bazen binlerce veya daha fazla artış eşlik ettiği unutulmamalıdır. Bu nedenle dağınık sistemlerin üretimi bazı istisnalar dışında enerji harcaması gerektirmektedir.

Kırma ve öğütme sırasında malzemeler öncelikle mukavemet kusurlarının olduğu yerlerde (makro ve mikro çatlaklar) yok edilir. Bu nedenle öğütme ilerledikçe parçacıkların mukavemeti artar ve bu da bunların daha fazla dağılması için enerji tüketiminin artmasına neden olur.

Malzemelerin imhası kullanımla kolaylaştırılabilir Rehbinder etkisi – katıların bozulmasında adsorpsiyonun azaltılması. Bu etki yüzey aktif maddeler yardımıyla yüzey enerjisini azaltarak katının daha kolay deformasyonuna ve tahrip olmasına neden olur. Bu tür yüzey aktif maddeler olarak burada adı geçen sertlik azaltıcılar,Örneğin, katı metalleri veya tipik yüzey aktif maddeleri yok etmek için sıvı metaller kullanılabilir.

Sertlik azaltıcılar, Yeniden Bağlayıcı etkisine ve eylemin özgüllüğüne neden olan küçük miktarlarla karakterize edilir. Malzemeyi ıslatan katkı maddeleri ortamın kusurlara nüfuz etmesine yardımcı olur ve kılcal kuvvetlerin yardımıyla katının tahrip edilmesini de kolaylaştırır. Yüzey aktif maddeler yalnızca malzemenin tahribatına katkıda bulunmakla kalmaz, aynı zamanda dağılmış durumu da stabilize ederek parçacıkların birbirine yapışmasını önler.

Maksimum dağılım derecesine sahip sistemler ancak yoğunlaştırma yöntemleri kullanılarak elde edilebilir.

Kolloidal çözümler ayrıca alabilirsiniz kimyasal yoğunlaştırma yöntemiyleçözünmeyen veya az çözünen maddelerin oluşumunun eşlik ettiği kimyasal reaksiyonlara dayanır. Bu amaçla kullanılırlar Çeşitli türler reaksiyonlar - ayrışma, hidroliz, redoks vb.

Dağınık sistemlerin temizlenmesi.

Yüksek moleküler ağırlıklı bileşiklerin (HMC'ler) solleri ve çözeltileri, istenmeyen safsızlıklar olarak düşük moleküler ağırlıklı bileşikler içerir. Aşağıdaki yöntemler kullanılarak kaldırılırlar.

Diyaliz. Diyaliz tarihsel olarak ilk arınma yöntemiydi. T. Graham (1861) tarafından önerilmiştir. En basit diyalizörün diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir. 3 (bkz. ek). Saflaştırılacak sol veya RİA çözeltisi, tabanı kolloidal parçacıkları veya makromolekülleri tutan ve solvent moleküllerinin ve düşük moleküler safsızlıkların geçmesine izin veren bir membran olan bir kaba dökülür. Membranla temas halinde olan dış ortam bir çözücüdür. Kül veya makromoleküler çözeltide konsantrasyonu daha yüksek olan düşük moleküler ağırlıklı safsızlıklar, membrandan dış ortama (diyalizat) geçer. Şekilde düşük molekül ağırlıklı safsızlıkların akış yönü oklarla gösterilmiştir. Saflaştırma, kül ve diyalizattaki safsızlıkların konsantrasyonları değer olarak yakınlaşana kadar (daha doğrusu kül ve diyalizattaki kimyasal potansiyeller eşitlenene kadar) devam eder. Çözücüyü güncellerseniz, yabancı maddelerden neredeyse tamamen kurtulabilirsiniz. Saflaştırmanın amacı membrandan geçen tüm düşük molekül ağırlıklı maddelerin uzaklaştırılması olduğunda diyalizin bu kullanımı uygundur. Bununla birlikte, bazı durumlarda görev daha zor hale gelebilir - sistemdeki düşük molekül ağırlıklı bileşiklerin yalnızca belirli bir kısmından kurtulmak gerekir. Sonra olarak dış ortam sistemde korunması gereken maddelerin bir çözeltisi kullanılır. Bu tam olarak kanı düşük moleküler ağırlıklı atıklardan ve toksinlerden (tuzlar, üre vb.) arındırırken belirlenen görevdir.

Ultrafiltrasyon. Ultrafiltrasyon, bir dispersiyon ortamını düşük molekül ağırlıklı yabancı maddelerle birlikte ultrafiltreler yoluyla zorlayan bir saflaştırma yöntemidir. Ultrafiltreler diyalizde kullanılanlarla aynı tipte membranlardır.

Ultrafiltrasyonla saflaştırmanın en basit kurulumu Şekil 1'de gösterilmektedir. 4 (bkz. ek). Saflaştırılmış sol veya RİA solüsyonu ultrafiltreden torbaya dökülür. Sol ile karşılaştırıldığında fazlalık uygulanır atmosferik basınç. Harici bir kaynak (basınçlı hava tankı, kompresör vb.) veya büyük bir sıvı sütunu tarafından oluşturulabilir. Dispersiyon ortamı, sol'a saf bir çözücü eklenerek yenilenir. Temizleme hızının yeterince yüksek olmasını sağlamak için güncelleme mümkün olduğu kadar hızlı gerçekleştirilir. Bu, önemli ölçüde aşırı basınç kullanılarak elde edilir. Membranın bu tür yüklere dayanabilmesi için mekanik bir desteğe uygulanır. Bu destek, delikli ağlar ve plakalar, cam ve seramik filtrelerle sağlanır.

Mikrofiltrasyon . Mikrofiltrasyon, boyutları 0,1 ila 10 mikron arasında değişen mikropartiküllerin filtreler kullanılarak ayrılmasıdır. Mikrofiltratın performansı membranın gözenekliliği ve kalınlığına göre belirlenir. Gözenekliliği tahmin etmek, yani gözenek alanının oranı Toplam alanı filtreler, çeşitli yöntemler kullanır: sıvıları ve gazları sıkmak, membranların elektriksel iletkenliğini ölçmek, dağılım fazının kalibre edilmiş parçacıklarını içeren sıkma sistemleri vb.

Mikro gözenekli filtreler yapılır inorganik maddeler ve polimerler. Tozların sinterlenmesiyle porselen, metal ve alaşımlardan membranlar elde edilebilir. Mikrofiltrasyon için polimer membranlar çoğunlukla selüloz ve türevlerinden yapılır.

Elektrodiyaliz. Elektrolitlerin uzaklaştırılması, dışarıdan uygulanan bir potansiyel fark uygulanarak hızlandırılabilir. Bu saflaştırma yöntemine elektrodiyaliz denir. Çeşitli sistemlerin biyolojik nesnelerle (protein çözeltileri, kan serumu vb.) saflaştırılmasında kullanılması Dore'un (1910) başarılı çalışmaları sonucunda başlamıştır. En basit elektrodiyaliz cihazının cihazı Şekil 2'de gösterilmektedir. 5 (bkz. ek). Temizlenecek nesne (sol, RİA solüsyonu) orta bölmeye (1) yerleştirilir ve ortam, iki yan bölmeye dökülür. Katot 3 ve anot 5 odalarında iyonlar, uygulanan elektrik voltajının etkisi altında membranlardaki gözeneklerden geçer.

Elektrodiyaliz, yüksek elektrik voltajlarının uygulanabildiği durumlarda saflaştırma için en uygun yöntemdir. Çoğu durumda, saflaştırmanın ilk aşamasında sistemler çok miktarda çözünmüş tuz içerir ve bunların elektriksel iletkenliği yüksektir. Bu nedenle yüksek voltajlarda önemli miktarda ısı üretilebilir ve protein veya diğer biyolojik bileşenleri içeren sistemlerde geri dönüşü olmayan değişiklikler meydana gelebilir. Bu nedenle, öncelikle diyaliz kullanılarak son temizleme yöntemi olarak elektrodiyalizi kullanmak mantıklıdır.

Kombine temizleme yöntemleri. Bireysel saflaştırma yöntemlerine (ultrafiltrasyon ve elektrodiyaliz) ek olarak bunların kombinasyonları da bilinmektedir: proteinlerin saflaştırılması ve ayrılması için kullanılan elektroultrafiltrasyon.

RİA sol veya solüsyonunun konsantrasyonunu, adı verilen bir yöntemi kullanarak saflaştırabilir ve aynı anda artırabilirsiniz. elektrokantasyon. Yöntem W. Pauli tarafından önerildi. Elektrodekantasyon, elektrodiyalizör karıştırmadan çalıştığında meydana gelir. Sol parçacıkları veya makromoleküllerin kendi yükleri vardır ve bir elektrik alanının etkisi altında elektrotlardan birinin yönünde hareket ederler. Membrandan geçemedikleri için zarlardan birindeki konsantrasyonları artar. Kural olarak parçacıkların yoğunluğu ortamın yoğunluğundan farklıdır. Bu nedenle solun yoğunlaştığı yerde sistemin yoğunluğu ortalama değerden farklılık gösterir (genellikle yoğunluk arttıkça yoğunluk da artar). Konsantre sol, elektrodiyalizörün tabanına akar ve bölmede dolaşım meydana gelir ve parçacıklar neredeyse tamamen uzaklaştırılıncaya kadar devam eder.

Kolloidal çözeltiler ve özellikle saflaştırılmış ve stabilize edilmiş liyofobik kolloidlerin çözeltileri, termodinamik kararsızlığa rağmen süresiz olarak uzun bir süre var olabilir. Faraday'ın hazırladığı kırmızı altın sol çözeltilerinde henüz gözle görülür bir değişiklik yaşanmadı. Bu veriler kolloidal sistemlerin yarı kararlı dengede olabileceğini düşündürmektedir.

Dispersiyon derecesi açısından kolloidal sistemler, gerçek çözeltiler (moleküler veya iyonla dağılmış sistemler) ile kabaca dağılmış sistemler arasında orta bir pozisyonda bulunur. Bu nedenle, dağınık sistemlerin elde edilmesi için iki grup yöntem vardır: Grup 1 – dağılım, yani. kaba dağılmış sistemlerin dağılmış fazındaki parçacıkların ezilmesi, grup 2, yapışma kuvvetlerinin etkisi altındaki moleküllerin birleştiği ve önce yeni bir fazın tohumuna yol açtığı ve daha sonra gerçek parçacıkların oluştuğu toplanma (yoğunlaşma) işlemlerine dayanır. yeni aşama

Parçacık boyutunu kolloidale getirmenin yanı sıra, sol elde etmek için gerekli bir diğer koşul, kolloidal parçacıkların kendiliğinden genişleme sürecini önleyen maddeler olan stabilizatörlerin sistemindeki varlığıdır.

Dispersiyon yöntemleri

Dispersiyon yöntemleri, katıların koloidal boyuttaki parçacıklara kırılması ve dolayısıyla kolloidal çözeltilerin oluşturulması esasına dayanır. Dispersiyon işlemi gerçekleştirilir çeşitli metodlar: maddenin kolloid değirmenlerinde mekanik olarak öğütülmesi, metallerin elektrik arkıyla püskürtülmesi, maddenin ultrason kullanılarak ezilmesi.

Yoğunlaşma yöntemleri

Moleküler olarak dağılmış durumdaki bir madde, bir çözücünün diğeriyle değiştirilmesiyle kolloidal duruma dönüştürülebilir. onlar. solvent değiştirme yöntemi. Bunun bir örneği, suda çözünmeyen ancak etanolde yüksek oranda çözünen reçine solunun üretimidir. Alkollü bir reçine çözeltisi yavaş yavaş suya eklendiğinde, reçinenin çözünürlüğü keskin bir şekilde azalır, bu da suda kolloidal bir reçine çözeltisi oluşmasına neden olur. Kükürt hidrosolü benzer şekilde hazırlanabilir.

Bu yöntem kullanılarak kolloidal çözeltiler de elde edilebilir. kimyasal yoğunlaşma,çözünmeyen veya az çözünen maddelerin oluşumunun eşlik ettiği kimyasal reaksiyonlara dayanır. Bu amaçla çeşitli reaksiyon türleri kullanılır - ayrışma, hidroliz, redoks vb. Böylece altın asidin sodyum tuzunun formaldehit ile indirgenmesiyle kırmızı altın solu elde edilir:

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

İş bitimi -

Bu konu şu bölüme aittir:

Fiziksel kimya

Krasnoyarsk Devlet Üniversitesi.. N S Kudryasheva fiziksel kimyası..

Eğer ihtiyacın varsa ek malzeme Bu konuyla ilgili veya aradığınızı bulamadıysanız, çalışma veritabanımızdaki aramayı kullanmanızı öneririz:

Alınan materyalle ne yapacağız:

Bu materyal sizin için yararlı olduysa, onu sosyal ağlardaki sayfanıza kaydedebilirsiniz:

Cıvıldamak

Bu bölümdeki tüm konular:

Fiziksel kimya
öğretici Krasnoyarsk 2007 UDC 541.128: BBK 35.514 I 73

Ve gelişim
Bilinen tüm kimyasal reaksiyonlara, reaktanların doğası ne olursa olsun, çeşitli fiziksel olaylar eşlik eder - ısının, ışığın salınması veya emilmesi, sıcaklık değişimleri.

İdeal gazlar. Gazların durum denklemleri
İdeal bir gazın hal denklemi Clapeyron-Mendeleev denklemidir; Gerçek bir gazın en basit durum denklemi van der Waals denklemidir. İşte aşağıdakiler

İç enerji, ısı, iş
İç enerji U, sistemi oluşturan tüm parçacıkların toplam hareket enerji rezervini ve etkileşimini karakterize eder. Moleküllerin öteleme ve dönme hareketinin enerjisini içerir.

Termodinamiğin birinci yasası
Termodinamiğin birinci yasası bir postülattır. Bu, bu yasanın mantıksal olarak kanıtlanamayacağı, ancak insan deneyiminin toplamından kaynaklandığı anlamına gelir. Sadece

İdeal gaz sistemleri için izobarik, izokorik, izotermal ve adyabatik koşullar altında termodinamiğin birinci yasası
Yukarıda bahsedildiği gibi ideal bir gaz sistemindeki izobarik (p = sabit) koşullar için termodinamiğin birinci yasasının denklemi şu şekildedir: QP = DH = DU + p

Hess yasası. Hess yasasının sonuçları
Termokimya, kimyasal reaksiyonların termal etkilerini inceleyen fiziksel kimyanın bir dalıdır. Kimyasal bir reaksiyonun termal etkisi, ısıdır.

Standart Termal Etkiler
Termal etkilerin yanı sıra diğer termodinamik fonksiyonların karşılaştırılmasında kolaylık sağlamak için, maddenin standart durumu fikri ortaya atılmıştır. Katılar ve sıvılar için standart olarak

Hess yasasının ilk sonucu
Bu sonuç bileşiklerin oluşum ısılarıyla ilgilidir. Bir bileşiğin oluşum ısısı (entalpisi), 1 mol bileşiğin oluşumu sırasında açığa çıkan veya emilen ısı miktarıdır.

Hess yasasının ikinci sonucu
Bazı durumlarda, bir reaksiyonun termal etkisini, reaksiyona katılan maddelerin yanma ısılarından (entalpilerinden) hesaplamak daha uygundur. Bir bileşiğin yanma ısısına (entalpisi) denir.

Kirchhoff denklemi. Reaksiyonun termal etkisinin sıcaklığa bağımlılığı
Sıcaklığa göre (sabit basınçta) türevini alarak DН = Н2 − Н1 eşitliğini elde ederiz: ¶(

Entropi kavramı. İstatistiksel termodinamik ve entropinin fiziksel anlamı
Doğada meydana gelen tüm süreçler kendiliğinden ve kendiliğinden olmayan olarak ayrılabilir. Kendiliğinden süreçler harici enerji harcaması olmadan gerçekleşir; profesyonel için

Yalıtılmış bir sistemde bir sürecin kendiliğinden ortaya çıkması için bir kriter olarak entropi değişimi
Kendiliğinden süreçler dışarıdan enerji harcanmadan gerçekleşir. Sürecin kendiliğinden seyri geri dönüşümsüzlükle ilişkilidir. Termodinamikte geri döndürülemez

Planck'ın postülası. (Termodinamiğin Üçüncü Yasası)
İç enerji ve entalpiden farklı olarak entropi mutlak terimlerle tanımlanabilir. Bu olasılık Planck'ın varsayımını kullanırken ortaya çıkar;

Termodinamik potansiyeller
Termodinamiğin matematiksel aparatı, tersinir işlemler için termodinamiğin birinci ve ikinci yasalarının birleşik denklemine dayanmaktadır: dU = Td

Kimyasal reaksiyonlarda Gibbs enerjisindeki değişiklikler
Kimyasal prosesler için DG'nin hesaplanması iki şekilde yapılabilir. İlk yöntem ilişkiyi (27) kullanır: DG = D

Kimyasal potansiyel
Madde miktarlarının değiştiği sistemleri ele alalım. Bu değişiklikler kimyasal reaksiyonların veya faz geçişlerinin bir sonucu olarak ortaya çıkabilir. Aynı zamanda değişiyorlar

Gibbs faz kuralı
Bileşen - sistemden izole edilebilen ve uzun süre izole formda bulunabilen, sistemde bulunan kimyasal olarak homojen bir madde

Tek bileşenli sistemler
Kn = 1 olduğunda faz kuralı denklemi şu formu alır: C = 3 - F. Dengede 1 faz varsa C = 2 olur, o zaman

Suyun faz diyagramı
Suyun p - T koordinatlarındaki faz diyagramı Şekil 8'de sunulmaktadır. 3 faz alanından oluşur - farklı (p, T) değerlerine sahip alanlar;

Kükürt faz diyagramı
Kristalin kükürt iki modifikasyon formunda mevcuttur - ortorombik (Sр) ve monoklinik (Sм). Bu nedenle mümkündür

Clausius-Clapeyron denklemi
Faz diyagramındaki (C=1) iki fazlı denge çizgileri boyunca hareket, basınç ve sıcaklıkta tutarlı bir değişiklik anlamına gelir; p = f(T). Genel form tek bileşenli için böyle bir işlev

Buharlaşma entropisi
Buharlaşmanın molar entropisi DSsp = DHsp/Tboil, Spara - Sliquid farkına eşittir. Sp'den beri

Kimyasal Denge
Termodinamik denge, özellikleri (sıcaklık, basınç, hacim, konsantrasyon) zamanla sabit olarak değişmeyen bir sistemin durumudur.

Kitlesel eylem yasası. Denge sabitleri
Kimyasal dengenin niceliksel bir özelliği, Ci'nin denge konsantrasyonları cinsinden ifade edilebilen denge sabitidir,

Bir kimyasal reaksiyonun izobarı ve izokoru
Denge sabiti Kp'nin sıcaklığa bağımlılığını elde etmek için Gibbs-Helmholtz denklemini kullanırız:

Çözümlerin termodinamiği
Mutlak saf maddelerin varlığı imkansızdır - her madde mutlaka safsızlıklar içerir veya başka bir deyişle her homojen sistem çok bileşenlidir. Çözüm homojen bir sistemdir

Çözümlerin oluşumu. çözünürlük
Bir bileşenin bir çözelti içindeki konsantrasyonu, sıfırdan bileşenin çözünürlüğü adı verilen belirli bir maksimum değere kadar değişebilir. Çözünürlük, bir bileşenin doymuş bir ortamdaki konsantrasyonudur

Gazların sıvılardaki çözünürlüğü
Gazların sıvılardaki çözünürlüğü bir dizi faktöre bağlıdır: gazın ve sıvının doğası, basınç, sıcaklık, sıvı içinde çözünen maddelerin konsantrasyonu (özellikle güçlü)

Sıvıların karşılıklı çözünürlüğü
Sıvılar, doğalarına bağlı olarak herhangi bir oranda karıştırılabilir (bu durumda sınırsız karşılıklı çözünürlükten söz ederler), pratik olarak

Katıların sıvılardaki çözünürlüğü
Katıların sıvılardaki çözünürlüğü, maddelerin doğasına göre belirlenir ve kural olarak önemli ölçüde sıcaklığa bağlıdır; Hedef katıların çözünürlüğü hakkında bilgi

Sıvı çözelti ve buhar bileşimi arasındaki ilişki. Konovalov'un yasaları
Buhardaki bileşenlerin göreceli içeriği, kural olarak, çözeltideki içeriklerinden farklıdır - buhar, kaynama noktası daha düşük olan bileşen bakımından nispeten daha zengindir. Bu gerçek

Seyreltik çözeltilerin doymuş buhar basıncı. Raoult yasası
Denge sistemi sıvı A - buhar A'ya bir miktar B maddesinin dahil edildiğini hayal edelim. Bir çözelti oluştuğunda, XA çözücünün mol fraksiyonu olur

Raoult yasasından sapmalar
İkili (iki bileşenden oluşan) bir çözeltinin her iki bileşeni de uçucu ise, çözeltinin üzerindeki buhar her iki bileşeni de içerecektir. İkili bir çözüm düşünün, soc

Seyreltik çözeltilerin kristalleşme sıcaklığı
Saf bir sıvının aksine, bir çözelti sabit bir sıcaklıkta tamamen katılaşmaz. Kristalleşme başlangıç ​​sıcaklığı olarak adlandırılan belirli bir sıcaklıkta

Seyreltik çözeltilerin kaynama noktası
Uçucu olmayan bir maddenin çözeltilerinin kaynama noktası, aynı basınçta saf bir çözücünün kaynama noktasından her zaman daha yüksektir. p – T diyagramını göz önünde bulundurun

Çözünen Aktivite Konsepti
Çözünen madde konsantrasyonu 0,1 mol/L'yi aşmazsa, elektrolit olmayan çözeltinin genellikle seyreltik olduğu kabul edilir. Bu tür çözümlerde moleküller arasındaki etkileşim

Çözümlerin koligatif özellikleri
Çözeltilerin bazı özellikleri yalnızca çözünmüş parçacıkların konsantrasyonuna bağlıdır ve doğalarına bağlı değildir. Bir çözümün bu tür özelliklerine koligatif denir. Aynı zamanda satışlar

Elektrolitik ayrışma teorisi. Ayrışma derecesi
Elektrolitler, eriyikleri veya çözeltileri iyonlara ayrışma nedeniyle elektrik akımı ileten maddelerdir. Elektrolit çözeltilerinin özelliklerinin özelliklerini açıklamak için S. Arrhenius şunu önerdi:

Zayıf elektrolitler. Ayrışma sabiti
Zayıf elektrolitlerin ayrışma süreci tersine çevrilebilir. Sistemde sabit pa ile ölçülebilen dinamik bir denge kurulur.

Güçlü elektrolitler
Herhangi bir konsantrasyondaki çözeltilerdeki güçlü elektrolitler tamamen iyonlara ayrışır ve bu nedenle zayıf elektrolitler için elde edilen yasalar güçlü elektrolitlere uygulanamaz.

Elektrolit çözeltilerinin elektriksel iletkenliği
Elektrik akımı yüklü parçacıkların düzenli hareketidir. Elektrolit çözeltileri, elektrikteki iyonların hareketinden dolayı iyonik iletkenliğe sahiptir.

Faz sınırlarındaki elektrik potansiyelleri
Bir metal elektrot (elektronik iletkenliğe sahip iletken), polar bir solvent (su) veya bir elektrolit çözeltisi ile temasa geçtiğinde, iki

Galvanic hücre. Galvanik hücrenin EMF'si
Sırasıyla birbirine bağlı çinko ve bakır sülfat çözeltilerine yerleştirilmiş iki yarım hücreden (çinko ve bakır plakalar) oluşan en basit Daniel-Jacobi galvanik hücresini ele alalım.

Elektrot potansiyeli. Nernst denklemi
Bir galvanik hücre E'nin EMF'sini, elektrotların her birini - elektrot potansiyellerini - karakterize eden bazı miktarlardaki fark olarak temsil etmek uygundur; Ö

Referans elektrotları
Elektrotun potansiyelini belirlemek için, test edilen elektrot ve potansiyeli kesin olarak bilinen bir elektrottan oluşan galvanik hücrenin EMF'sinin ölçülmesi gerekir.

Gösterge elektrotları
Hidrojen iyonu tersinir elektrotlar, pratikte bu iyonların bir çözeltideki aktivitesini (ve dolayısıyla çözeltinin pH'ını) potansiyometre ile belirlemek için kullanılır.

Redoks elektrotları
Açıklanan elektrot işlemlerinin aksine, redoks elektrotları durumunda, atomlar veya iyonlar tarafından elektron alma ve verme işlemleri meydana gelir.

Kimyasal reaksiyon hızı
Temel kavram kimyasal kinetik– kimyasal reaksiyon hızı. Bir kimyasal reaksiyonun hızı, birim zaman başına reaktanların konsantrasyonundaki değişikliktir. Matematik

Kimyasal kinetiğin temel önermesi
(kimyasal kinetikte kütle etki yasası) Kimyasal kinetik, kimyasal kinetiğin temel varsayımına dayanır: Kimyasal reaksiyonun hızı doğrudan orantılıdır

Sıfır dereceli reaksiyonlar
Hesaplamanın başlangıç ​​maddesi A (“eksi” işaretinin seçimini belirleyen) kullanılarak yapıldığını hesaba katarak ifadeyi (71) denklem (74) ile değiştirelim:

Birinci dereceden reaksiyonlar
İfadeyi (71) denklem (75)'e koyalım: İntegral

İkinci dereceden reaksiyonlar
Kinetik denklemin (76) formuna sahip olduğu en basit durumu ele alalım. Bu durumda (71)’i hesaba katarak şunu yazabiliriz:

CH3COOC2H5 + H2O ––> CH3COOH + C2H5OH
Bu reaksiyon yakın konsantrasyonlarda etil asetat ve su ile gerçekleştirilirse, reaksiyonun genel sırası iki olur ve kinetik denklem aşağıdaki forma sahip olur:

Reaksiyon sırasını belirleme yöntemleri
Belirli reaksiyon sıralarını belirlemek için aşırı konsantrasyon yöntemi kullanılır. Reaksiyonun reaktiflerden birinin konsantrasyonunun yüksek olduğu koşullar altında gerçekleştirilmesi gerçeğinde yatmaktadır.

Paralel reaksiyonlar
Başlangıç ​​malzemeleri eş zamanlı olarak çeşitli reaksiyon ürünleri, örneğin iki veya daha fazla izomer oluşturabilir:

Zincir reaksiyonları
Bu reaksiyonlar bir dizi birbirine bağlı adımdan oluşur ve her adımdan kaynaklanan parçacıklar sonraki adımları oluşturur. Kural olarak, serbest katılımıyla zincirleme reaksiyonlar meydana gelir.

Van't Hoff ve Arrhenius denklemleri
Denklem (72)'deki reaksiyon hızı sabiti k, sıcaklığın bir fonksiyonudur; Sıcaklıktaki bir artış genellikle hız sabitini artırır. Sıcaklığın etkisini hesaba katan ilk girişim yapıldı

Fotokimyasal reaksiyonlar
Moleküllerin etkileşimi sırasında aktivasyon bariyerinin aşılması, sisteme ışık kuantumu şeklinde enerji sağlanmasıyla gerçekleştirilebilir. Parçacık aktivasyonunun gerçekleştiği reaksiyonlar

Kataliz
Belirli bir sıcaklıkta bir kimyasal reaksiyonun hızı, aktifleştirilmiş kompleksin oluşum hızı ile belirlenir ve bu da enerji miktarına bağlıdır.

Michaelis denklemi
Enzimatik kataliz - enzimlerin katılımıyla meydana gelen katalitik reaksiyonlar - protein doğasının biyolojik katalizörleri. Enzim katalizinin iki karakteristik özelliği vardır:

Dispers sistemlerin moleküler kinetik özellikleri
Kırık parçacıklar Brown hareketi ile karakterize edilir. Parçacık çapı ne kadar küçükse ve ortamın viskozitesi ne kadar düşükse, o kadar yoğun olur. Parçacık çapı 3-4 mikron olan Brownian hareketi

Kolloidal sistemlerin optik özellikleri
Kolloidal sistemler, içlerinden bir ışık huzmesi geçtiğinde karanlık bir arka planda gözlemlenebilen mat (genellikle mavimsi) bir parıltıyla karakterize edilir. Bu parıltı

Adsorpsiyon. Gibbs denklemi
Adsorpsiyon, bir madde kütlesinin yüzey tabakasında kendiliğinden kalınlaşma olgusudur ve varlığı nedeniyle yüzey gerilimini azaltır. Adsorpsiyon değeri (G, mol/m

Katı-gaz ​​arayüzünde adsorpsiyon
Gazların katılar üzerinde adsorpsiyonunda, adsorbat (adsorplanan madde) ve adsorban (adsorbe eden madde) molekülleri arasındaki etkileşimin tanımı çok karmaşıktır.

Çözeltilerden adsorpsiyon
Yüzey aktif maddeler (yüzey aktif maddeler) Yüzey aktif maddeler (yüzey aktif maddeler) yüzey gerilimini azaltır. Su arayüzünde adsorbe edilen yüzey aktif madde molekülleri

Misel oluşumu
Adsorpsiyon gibi, miselleşme olgusu da polar moleküllerinin (molekül parçaları) ve hidrokarbon zincirinin hidrofobik bağlarının moleküler etkileşimleri ile ilişkilidir. Daha yüksek

Elektrikli çift katman ve elektrokinetik olaylar
Miselin yapısı dikkate alındığında koloidal parçacıkların yüzeyinde elektriksel çift tabakanın (EDL) oluştuğu gösterilmiştir. DES yapısına ilişkin ilk teori Helmholtz ve Perret tarafından geliştirildi.