I . Поверхностная энергия и поверхностные явления

1. Что изучает коллоидная химия?

 

2. Что называют дисперсными системами? Определение дисперсной фазы и дисперсионной среды. Каковы характерные признаки дисперсных систем?

3. Всякая ли гетерогенная система является дисперсной?

4. Удельная поверхность раздела фаз (ПРФ). Как её рассчитывают?

5. Свободная поверхностная энергия. Представление свободной поверхностной энергии в виде изменения энергии Гиббса и в виде изменения энергии Гельмгольца.

6. Какова причина возникновения избытка свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз? Пути её понижения.

7. Поверхностное натяжение. Методы определения поверхностного натяжения – метод капиллярного поднятия, метод счета капель (сталагмометрический), метод наибольшего давления образования пузырька газа. Математические формулы для расчета поверхностного натяжения.

8. Какие явления относят к поверхностным? Приведите примеры. Какова причина протекания поверхностных явлений?

 

II. Адсорбция. Общие положения. Причины адсорбции. Природа адсорбционных сил. Теория мономолекулярной адсорбции Ленгмюра

1. Что такое адсорбция, адсорбент, адсорбат?

2. В чем отличие физической и химической адсорбции? Приведите примеры.

3. Проанализируйте зависимость величины адсорбции от концентрации адсорбата при постоянной температуре. Каков физический смысл предельной адсорбции?

4. Каковы основные положения теории мономолекулярной адсорбции Ленгмюра? Уравнение Ленгмюра. Проведите анализ первого и третьего участков изотермы адсорбции с помощью уравнения Ленгмюра.

 

III. Адсорбция на границе газ-жидкость

1. Характеристика и классификация поверхностно-активных веществ (ПАВ). Примеры.

2. Уравнение Гиббса для расчета величины адсорбции ПАВ.

3. Проанализируйте изотерму поверхностного натяжения для ПАВ.

 

4. Что такое поверхностная активность? От чего она зависит? Правило Дюкло-Траубе.

5. Поверхностно-инактивные вещества, поверхностно-неактивные вещества. Анализ изотермы поверхностного натяжения для ПИВ и для ПНВ.

Вопросы и задачи для самоконтроля знаний

1. Какие поверхностные явления связаны с уменьшением межфазовой поверхности?

2. Как графически и аналитически определить предельную адсорбцию? Каков её смысл?

3. Объясните утверждение – адсорбция ПАВ на границе раздела фаз положительна.

4. За счет чего ПАВ уменьшают поверхностное натяжение жидкости?

5. Могут ли ПИВ адсорбироваться на границе раздела газ-жидкость? Ответ обоснуйте с точки зрения термодинамики.

6. В результате какого процесса ПИВ увеличивают поверхностное натяжение жидкости?

7. Что называют поверхностной активностью? От каких факторов она зависит?

8. Сравните поверхностную активность этанола и н-бутанола в водных растворах одинаковой концентрации.

 

В рабочей тетради

1.Начертите график зависимости величины адсорбции от концентрации (изотерму адсорбции). Проведите анализ первого и третьего участков изотермы адсорбции с помощью уравнения Ленгмюра.

2.Приведите уравнение Ленгмюра к уравнению прямой. Найдите графическим способом константы Г_∞ и К.

3.Начертите графики зависимости величины поверхностного натяжения от концентрации для ПАВ, ПИВ и ПНВ.

4.Как выглядят изотермы поверхностного натяжения для двух гомологов с числом атомов углерода n и n+1?

4.Изобразите ориентацию молекул ПАВ на границе воздух-вода.

5.Приготовьте конспект лабораторной работы №1 «Определение поверхностного натяжения водных растворов спирта».

Для оформления работы необходимо иметь миллиметровую бумагу, линейку, карандаш, калькулятор.

 

ТЕМА 11.
АДСОРБЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦЕ
ТВЕРДОЕ ТЕЛО - РАСТВОР

 

Учебные цели

Адсорбция на твердых адсорбентах широко применяется при очистке жидкостей, например, диффузионного сока при производстве сахара, растительных масел и фруктовых соков. При этом устраняется запах, привкус, удаляются коллоидные и иные примеси.

Твердые адсорбенты применяются для разделения смесей и выделения определенных компонентов. Например, разделение нефти при производстве моторных топлив, для газовых смесей – получение воздуха, обогащенного кислородом, вплоть до почти чистого. В медицине – для извлечения вредных веществ из крови (гемосорбция).

Изучив эту тему, вы должны

«знать» -

1. Понятия: адсорбция, адсорбент, адсорбат.

2. Характерные особенности твердых адсорбентов; примеры пористых полярных и неполярных адсорбентов; причины избытка поверхностной энергии на твердых адсорбентах.

3. Природу адсорбционных сил.

4. Сущность молекулярной, ионной и ионообменной адсорбции и факторы, влияющие на нее.

5. Уравнение для определения количества молекулярно адсорбированного на поверхности твердого тела вещества; уравнение Фрейндлиха.

6. Правила избирательной адсорбции.

7. Что такое гидрофилизация и гидрофобизация поверхности.

«уметь» -

1. Анализировать изотерму адсорбции с помощью уравнения Фрейндлиха.

2. Графически определять константы в уравнении Фрейндлиха.

3. Применять правила избирательной адсорбции.

4. Писать схемы ионного обмена на катионитах и анионитах.

«иметь практические навыки» -

1. Проводить адсорбцию красителей на твердых адсорбентах.

2. Осуществлять колоночную хроматографию.

3. Определять знак заряда частиц методом капилляризации.

4. Анализировать полученные экспериментальные данные и делать соответствующие выводы.

 

Учебные вопросы

1. Молекулярная адсорбция. Уравнение Фрейндлиха.

2. Ионная адсорбция.

 

Литература

1. Беляев А.П., Кучук В.И., Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: Учебник / Под ред. Проф. Беляева А.П. – М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008, стр. 468-480.

2. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: учебник для фармацевтических ВУЗов и факультетов/ под ред. Евстратовой К.И. – М.: Высш. шк., 1990, стр. 303-331

3. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия: Учебник для вузов.-3-е изд. доп. и исправл.- М.: АГАР, 2001, стр. 15-19, 30-37, 60-66, 71-74, 75-86

4. М.И.Гельфман, О.В.Ковалевич, В.П.Юстратов Коллоидная химия. - СПб.: Изд-во «Лань», 2003, стр. 15-23, 25-35

Методические указания студентам по подготовке к занятию

 

Перед изучением нового материала повторите

 

1. Какие явления относят к поверхностным? Приведите примеры.

2. Какова причина протекания поверхностных явлений.

3. Вспомните определения – адсорбция, адсорбент, адсорбат.

4. Классификацию растворов из электрохимии.

 

При подготовке к занятию изучите материал, рассмотрев следующие вопросы

 

I. Молекулярная адсорбция

1. Что называют молекулярной адсорбцией?

2. Нахождение констант уравнения Фрейндлиха графическим способом.

3. Факторы, влияющие на молекулярную адсорбцию – температура, природа растворителя (среды), природа растворенного вещества по правилу уравнивания полярности фаз Ребиндера, природа адсорбента

4. Природа адсорбционных сил.

5. Примеры твердых адсорбентов. Какова причина возникновения избытка свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз?

 

II. Ионная адсорбция

1. Определение ионной адсорбции. Зависимость ионной адсорбции от температуры, химической природы адсорбента и ионов, от величины заряда и радиуса ионов.

2. Механизм протекания ионной адсорбции.

3. Правила избирательной адсорбции ионов Панета и Фаянса. Образование ДЭС. Приведите примеры.

4. Адсорбция кислых и основных красителей на поверхности шерсти (белка).

5. Сущность ионного обмена. Катиониты, аниониты. Схемы ионного обмена.

6. Применение адсорбции на твердых адсорбентах.

7. Гидрофилизация и гидрофобизация поверхностей.

 

Вопросы и задачи для самоконтроля знаний

1. Дайте определения следующим понятиям: «адсорбция», «адсорбент», «адсорбат». Каким может быть агрегатное состояние адсорбента и адсорбата?

2. Что является адсорбентом и адсорбатом при адсорбции из растворов?

3. Твердые адсорбенты: полярные и неполярные; пористые и непористые. Приведите примеры.

4. Что такое адсорбционное равновесие? Как долго оно устанавливается?

 

5. Сущность молекулярной адсорбции. Какие факторы влияют на величину адсорбции? Условия выбора адсорбента и растворителя. Особенности адсорбции на границе твердое тело-жидкость молекул ПАВ.

6. Избирательная адсорбция ионов. Правила избирательной адсорбции.

7. Приведите схему адсорбции ионов на поверхности микрокристаллика гидроксида железа (III) в растворе хлорида железа (III). Как называются ионы железа? Какой заряд они придают поверхности микрокристаллика? К какому электроду будет двигаться частица в электрическом поле?

8. Ионный обмен, его сущность. Что такое иониты?. Какие они бывают?.

9. Какой ионит следует взять для уменьшения жесткости воды? Приведите схему ионного обмена.

10. Области применения твердых адсорбентов.

 

В рабочей тетради

1. Начертите график зависимости величины адсорбции от концентрации (изотерму адсорбции).

2. Приведите уравнение Фрейндлиха к уравнению прямой. Найдите графическим способом константы.

3. Нарисуйте ориентацию молекул ПАВ при контакте активированного угля с раствором ПАВ в воде и ориентацию молекул ПАВ при контакте силикагеля с раствором ПАВ в бензоле.

4. Подготовьте конспект лабораторных работ «Избирательность адсорбции» и «Хроматография».

 

ТЕМА 12.
АДСОРБЦИЯ НА ГРАНИЦЕ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ. ЭМУЛЬСИИ

 

Учебные цели

 

Используемые в практической деятельности эмульсии могут быть как природного происхождения, например млечный сок каучуконосов, молоко, сырая нефть, так и искусственно полученные:

маргарин, майонез, соусы, синтетические латексы. Широкое применение нашли эмульсии в фармацевтической практике. Как лекарственная форма эмульсии удобны тем, что позволяют сочетать несмешивающиеся жидкости (миндальная эмульсия, эмульсия персикового масла). Они маскируют неприятный вкус и запах, предотвращают сильное раздражающее действие некоторых лекарственных веществ на кожу и слизистые.

Часто эмульсии используются как основа для введения в организм некоторых лекарственных веществ: камфоры, жирорастворимых витаминов, гормональных препаратов и др. На эмульсионной основе готовятся линименты - лекарственная форма для наружного применения (ланолиновое молоко), мази.

Эмульсии играют важную роль в жизнедеятельности человека. Организм хорошо усваивает жиры, находящиеся в эмульгированном состоянии, например, молоко, сливки, сметану, сливочное масло. Другие жиры, потребляемые с пищей (растительное масло, животный жир), усваиваются только после перевода их в эмульгированное состояние вначале в желудке, затем в двенадцатиперстной кишке, куда поступает желчь, содержащая холевые кислоты. Высокие значения рН в верхнем отделе кишечника (8, 0-8, 5) способствуют переводу холевых кислот в соли, являющиеся хорошими эмульгаторами. Получающаяся высокодисперсная прямая эмульсия всасывается через стенки тонких кишок и поступает в лимфу и кровь.

Изучив эту тему, вы должны

«знать» -

1. Определение эмульсий как дисперсных систем, их классификацию.

2. Какова устойчивость эмульсий с точки зрения термодинамики; причину избытка свободной поверхностной энергии на границе раздела жидкость – жидкость.

3. Пути самопроизвольного уменьшения свободной энергии для систем с жидкой дисперсионной средой; определение коалесценции.

4. Что называют эмульгатором; классификацию эмульгаторов по механизму действия.

 

5. Факторы устойчивости, которые эмульгатор придает эмульсии – структурно-механический, электрический заряд, гидратные оболочки, термодинамический, энтропийный.

6. Связь между природой эмульгатора и типом эмульсии; правило Банкрофта.

7. Методы определения типа эмульсии.

8. Методы обращения фаз эмульсии.

9. Практическую значимость эмульсий.

«уметь» -

1. Давать характеристику эмульсиям по четырем классификациям дисперсных систем.

2. Определять тип эмульсии, зная природу эмульгатора.

3. Определять факторы устойчивости, которые придают прямым и обратным эмульсиям различные эмульгаторы – ПАВ, ВМС, электролит, тонкодисперсные порошки.

«иметь практические навыки» -

1. Получать и стабилизировать эмульсии.

2. Определять тип эмульсии различными методами.

3. Проводить обращение фаз эмульсии.

4. Разрушать эмульсии.

5. Анализировать полученные экспериментальные данные и делать соответствующие выводы.

 

Учебные вопросы

1. Определение, классификация и свойства эмульсий.

2. Устойчивость и разрушение эмульсий. Обращение фаз.

Литература

 

1. Беляев А.П., Кучук В.И., Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: Учебник / Под ред. Проф. Беляева А.П. – М.: ГЭОТАР - Медиа, 2008, стр. 623-635.

2. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия: учебник для фармацевтических ВУЗов и

3. факультетов/ под ред. Евстратовой К.И. – М.: Высш. шк., 1990, стр. 446-459.

4. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия: Учебник для вузов.-3-е изд. доп. и исправл.- М.: АГАР, 2001, стр. 226-237.

5. М.И.Гельфман, О.В.Ковалевич, В.П.Юстратов Коллоидная химия. - СПб.: Изд-во «Лань», 2003.

Методические указания студентам по подготовке к занятию

Перед изучением нового материала повторите

1. Определение дисперсной системы, дисперсной фазы и дисперсионной среды.

2. Понятие свободной поверхностной энергии; причину избытка свободной поверхностной энергии на любой границе раздела фаз и пути самопроизвольного уменьшения свободной энергии для систем с жидкой дисперсионной средой.

3. Понятия: адсорбция, адсорбент, адсорбат.

4. Что называют поверхностным натяжением.

5. Свойства ПАВ.

 

При подготовке к занятию изучите материал, рассмотрев следующие вопросы:

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: