close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

код для вставкиСкачать
КОЛЛОИДНАЯ
ХИМИЯ
1
2
Коллоидная химия –
это наука о физико-химических
свойствах дисперсных систем и
процессах, протекающих
на границах фаз.
Коллоидная химия –
это химия реальных тел, т.к. имеет дело с
реальными объектами живой и неживой природы,
всегда находящимися в дисперсном
(раздробленном) состоянии.
3
Основы коллоидной химии используются при:
• Производстве
современных композиционных и строительных
материалов (керамики, стекол и т.д.)
• Получении пористых структур – катализаторов и сорбентов
• Производстве пластмасс, резины, синтетических волокон,
клеев, лакокрасочных материалов
• Производстве продуктов питания
• Извлечение нефти и ее переработке
• Флотации руд
• Мембранных процессах разделения и водоподготовки
• Разработке и применении поверхностно-активных веществ
(стабилизаторов пен и эмульсий, моющих средств и т.д.)
• Природоохранных мероприятиях (очистка природных и
сточных вод, воздуха и т.д.)
4
I. Дисперсные системы, их
классификация и характеристики
Дисперсные системы (ДС) – это гетерогенные системы,
состоящие как минимум из двух фаз, в которых хотя бы
одно вещество находится в раздробленном состоянии
(размер частиц от 10-7 до 10-2 см) и распределено в другом
непрерывном веществе.
Раздробленная
фаза
дисперсная
фаза
Дисперсные
системы
Сплошная
(непрерывная)
среда
дисперсионная
среда
5
Раствор сахара
в воде
Гомогенная
система
Чаинки
в воде
Сваренный
кофе
Гетерогенные
системы
Признаки дисперсных систем
Гетерогенность
(или многофазность),
Дисперсность
(раздробленность),
Признак, указывающий
на наличие межфазной
поверхности
(т.е. поверхностного слоя)
Определяется размерами
и геометрией тела =>
придает ДС
новые свойства.
7
Количественные характеристики ДС
1. Поперечный размер частиц: [d] = см, м
2. Дисперсность (раздробленность): [Д] = см-1, м-1
Д 1
d
3. Удельная поверхность Sуд – это межфазная
поверхность, приходящаяся на единицу объема
дисперсной фазы (V) или ее массы (m).
Для сферических частиц
S уд 6
d
Sуд = [см-1, м-1]
Вывод: Чем мельче частицы, тем выше дисперсность,
тем больше удельная поверхность
8
0,05
м2
5 м2
500 м2
9
=
10
Уши слона весят 50 кг.
Длина кровеносных сосудов – десятки километров,
площадь поверхности ушей огромна.
11
Дисперсность влияет на:
1. Скорость физико-химических процессов на границе
раздела фаз
сахарная пыль взрывоопасна, но кусок сахара не горит;
топливо в двигателях внутреннего сгорания дробят на
капли для лучшего сгорания;
для получения сухого молока в сушильных аппаратах
молоко сначала распыляют для увеличения площади
поверхности
кофе сначала размалывают, а затем варят
костер разжигают небольшими щепками
сахар-песок растворяется лучше сахара в комочках
2. Равновесие химической реакции
(при ↑ дисперсности, активность вещества ↑ => направление
реакции зависит от дисперсности исходных веществ или
продуктов реакции)
12
Вывод:
дисперсные системы характеризуются
свойствами поверхности (а не фазы) и для них
важны процессы, протекающие на
поверхности, а не в объеме фазы.
13
σжг
Г
А
Ж
В
Граница раздела
(поверхностный слой)
σжг
Свойства молекул на
поверхности раздела фаз (А)
отличаются от свойств
молекул в объеме (В):
1. Молекула В окружена себе
подобными => силы,
действующие на нее со всех
сторон скомпенсированы;
2. Для молекулы А со стороны
жидкости взаимодействие
соседних молекул больше, чем со
стороны газа => способность к
взаимодействию реализуется не
полностью, а значит появляется
нескомпенсированность.
Вывод: Частицы, находящиеся на границе раздела фаз, обладают
избытком
свободной
по энергии,
сравнениюявляется
с такими же
Мерой
этогоэнергии
избытка
молекулами,
находящимисянатяжение
внутри фазы.
поверхностное
σ (сигма).
Особенности дисперсных систем:
• Гетерогенность
• Раздробленность (дисперсность)
• Наличие огромной удельной поверхности
• Избыток поверхностной энергии, которая
характеризуется поверхностным натяжением
• ДС являются термодинамически неустойчивыми, т.к
их образование сопровождается увеличением
свободной энергии (требует затрат энергии извне)
• ДС являются чрезвычайно реакционноспособными,
т.к. имеют большой запас поверхностной энергии
• Отсутствует строгая воспроизводимость ДС
15
2. Классификация ДС
2.1. Классификация ДС по общим признакам
2.1.1. Классификация по агрегатному состоянию
дисперсной фазы и дисперсионной среды
Ж
Т
Г
8 типов ДС
Обозначение ДС
Д исперснаяФ аза
Д исперсионнаяС реда
Пример ДС
Г
Т
16
Условное
обозначение
системы
Название
системы
Пищевые массы
Отрасль
Т/Ж
Лиозоли,
суспензии
Фруктовые соки, овощные пасты,
диффузионный сок в производстве сахара,
расплавленные шоколадные и конфетные
массы
Консервная, сахарная,
производство безалкогольных
напитков, кондитерская
Ж/Ж
Эмульсии
Соус, теплое молоко, маргарин, майонез,
пищевые кремы, десерты
Молочная, масложировая,
маргариновая
Г/Ж
Газовые
эмульсии,
пены
Полупродукты бродильных производств,
шипучие напитки, шампанские и игристые
вина
Пивоваренная, производство
безалкогольных напитков
Т/Т
Твердые золи
Мясо, рыба, колбаса, пралиновые конфеты,
шоколадные массы
Мясная, рыбная, колбасная,
кондитерская
Ж/Т
Твердые
эмульсии
Жировые включения в тесто и кондитерские
массы
Кондитерская, хлебопекарная
Г/Т
Твердые
пены
Хлеб, пастила, сыр, зефир
Кондитерская, хлебопекарная,
производство сыра
Т/Г
Аэрозоли
Мука, крупа, крахмал, сахар-песок,
ингредиенты комбикормов, сухое молоко,
молотый кофе, какао-порошок
Хлебопекарная, мукомольная,
крупяная, комбикормовая,
сахарная, кондитерская
Ж/Г
Аэрозоли
Сырье (зерно, плоды и др)
Практически любая
17
В жидкой шоколадной массе:
В твердом шоколаде:
дисперсная фаза
частицы сахарной пудры
какао тертое
(2 твердые фазы);
дисперсионная среда
жидкое какао-масло
(1 жидкая фаза).
дисперсная фаза
какао-тертое
пузырьки газа в пористом
шоколаде
(2 фазы – твердая, газ)
дисперсионная среда
твердое какао-масло
(1 твердая фаза)
Т ,Т
Т,Г
Ж
Т
18
2.1.2. Классификация в зависимости от размеров
частиц дисперсной фазы
В зависимости от диаметра частиц дисперсной
фазы различают 4 типа ДС:
Грубодисперсные
> 10-3 см
Сахар, пены
Микрогетерогенные
(тонкодисперсные)
10-3 – 10-5 см
Растворимый
кофе
Коллоидно-дисперсные
(высокодисперсные)
10-5 – 10-7 см
Сок растений
Истинные растворы
< 10-7 см
19
2.1.3. Классификация по геометрической форме
частиц дисперсной фазы
Дисперсная фаза
Вид
Характеристика
Схема измерений
Пищевые массы
Трехмерные
Твердые
частицы, капли,
пузырьки
Крупа, мука, сахар-песок,
комбикорма, молоко,
майонез, шипучие
напитки
Двухмерные
Нити, волокна,
капилляры, поры
Хлеб, сухари, макароны,
мясо
Одномерные
Пленки,
мембраны
Пленки жира, жидкие
пленки на поверхности
твердых и жидких тел,
мембраны
2.2. Классификация ДС по частным признакам
Эти признаки характерны только для некоторых ДС.
В основе частной классификации могут лежать:
способы получения ДС,
структурно-механические свойства,
взаимодействие между дисперсной фазой и
дисперсионной средой,
устойчивость ДС и др.
21
2.2.1. Классификация ДС по взаимодействию между
дисперсной фазой (ДФ) и дисперсионной средой (ДиС)
(для систем с жидкой дисперсионной средой)
Фрейндлих предложил разделить на два класса
Лиофобные системы
(гидрофобные)
– системы, со
слабым взаимодействием фаз.
ДФ не растворяется в ДиСр.
Системы термодинамически
не устойчивы, их образование
несамопроизвольно.
Коллоидные растворы,
Микрогетерогенные системы
Лиофильные системы
(гидрофильные)
– системы, с сильным
взаимодействием фаз.
При определенных условиях ДФ
может растворятся в ДиСр.
Системы термодинамически
устойчивы, образуются
самопроизвольно .
Растворы коллоидных ПАВ,
Растворы ВМС
22
2.2.2. Классификация ДС по оптическим
характеристикам
По способности рассеивать свет
пищевые массы можно условно
разделить на три группы:
Слаборассеивающие
тесто, мармелад, овощи, фрукты
Среднерассеивающие
хлебобулочные изделия, мясо, рыба
Сильнорассеивающие
мука, сахарная пудра, крахмал, пастила
2.2.3. Классификация ДС по взаимодействию
между частицами дисперсной фазы
(по структурно-механическим свойствам)
Свободнодисперсные
(бесструктурные)
системы, в которых частицы
дисперсной фазы
не связаны друг с другом,
поэтому не образуют сплошных
структур (сеток, каркасов).
Сок с мякотью
Связнодисперсные
(структурированные)
системы, в которых частицы
ДФ связаны друг с другом,
образуя в дисперсионной среде
пространственные сетки
или каркасы (структуры).
Пасты, студни
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
84
Размер файла
8 612 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа