Kolloid- ja pindnähtuste keemia (2)

Q: Mis on dispersse süsteemi peenestusastme mõõduks?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Mis on pindpinevus mis on selle ühikud?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Kuidas sõltub pindpinevus aine loomusest?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Milliseid meetodeid kasutatakse pindpinevuse määramiseks?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Millel põhineb pindpinevuse määramine kapillaartõusu meetodil?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Millel põhineb mullikeste suurima rõhu meetod?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Kuidas ja miks sõltub pindpinevus temperatuurist?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Mida nimetatakse kohesiooniks ja adhesiooniks?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Miks on need nähtused olulised?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Q: Milliseid parameetreid kasutatakse nende kvantitatiivseks iseloomustamiseks?

Vastus leiad õppematerjalist: Kolloid- ja pindnähtuste keemia

Tartu Ülikool - Keemia - Kolloidkeemia

1 Hindamata

Esitatud küsimused

Mis on dispersse süsteemi peenestusastme mõõduks?
Mis on pindpinevus mis on selle ühikud?
Kuidas sõltub pindpinevus aine loomusest?
Milliseid meetodeid kasutatakse pindpinevuse määramiseks?
Millel põhineb pindpinevuse määramine kapillaartõusu meetodil?
Millel põhineb mullikeste suurima rõhu meetod?
Kuidas ja miks sõltub pindpinevus temperatuurist?
Mida nimetatakse kohesiooniks ja adhesiooniks?
Miks on need nähtused olulised?
Milliseid parameetreid kasutatakse nende kvantitatiivseks iseloomustamiseks?
Mida nimetatakse märgumiseks?
Kuidas mõjub pinna kõverus ja aine loomus selle lisarõhule siserõhule?
Millest on tingitud piiskade sfääriline kuju kaaluta olekus?
Miks kondenseerub aur kapillaarides madalamal rõhul kui tasapinnal?
Mis on Harkinsi koefitsient?
Millised on vedelike laialivalgumise tingimused?
Millest on tingitud Hg halb märguvus enamikul pindadel?
Mis tingimustel vastab adsorptsiooniprotsess Henry seadusele?
Milline on Langmuiri adsorptsioonivõrrand?
Milline on selle konstandi füüsikaline sisu?
Kuidas leitakse Langmuiri võrrandi konstante?
Mis on pindaktiivsus?
Milliseid aineid nimetatakse pindaktiivseteks?
Milline võrrand seob pindpinevust pindaktiivse aine PAA lahuses kontsentratsiooniga?
Kuidas saab pindpinevuse isotermilt leida adsorbeerunud aine hulka?
Mis vahe on Langmuiri ja Freundlichi adsorptsioonivõrranditel?
Mis on suuruse max�M füüsikaline sisu?
Mille poolest erineb adsorptsioon lahustest gaaside ja aurude adsorptsioonist?
Mis on negatiivne Gibbsi adsorptsioon?
Mida nimetatakse vahetusadsorptsiooniks?
Mida kujutavad endast ioonvahetusadsorbendid ioniidid?
Milline on veepuhastusprotsess kationiitide ja anioniitide abil?
Milliseid olekuvõrrandeid kasutatakse gaasitaoliste adsorbsete kilede korral?
Millistel tingimustel toimub eripinna määramine?
Kuidas leitakse BET-i võrrandi konstandid?
Mida mõeldakse elektrilise kaksikkihi difuusse osa paksuse all?
Millest need on tingitud?
Mis määrab elektrokineetiliste protsesside intensiivsuse?
Mida nimetatakse elektrokineetiliseks potentsiaaliks?
Kui viia sooli KNO3 BaNO32 ja LaNO33?
Mida kujutavad endast relaksatsiooniefekt ja elektroforeetiline pidurdus?
Millised optilised nähtused ilmnevad valguse langemisel disperssele süsteemile?
Milliseid optilisi meetodeid kasutatakse disperssete süsteemide mõõtmete määramisel?
Millest on tingitud valguse hajumine disperssetes süsteemides ja tõelistes lahustes?
Mille poolest erinevad nefelomeetria ja turbidimeetria meetodid?
Milliste disperssete süsteemide korral kasutatakse Rayleigh valemit?
Milles seisneb ultramikroskoopilise meetodi eripära?
Mida nimetatakse dispersseteks süsteemideks?
Mille alusel klassifitseeritakse kolloidsüsteeme?
Milliseid meetodeid kasutatakse kolloidsüsteemide valmistamiseks?
Miks on tarvis kolloidsüsteeme puhastada?
Milliseid meetodeid selleks kasutatakse?
Millel põhinevad dialüüs ultrafiltratsioon elektrodialüüs?
Millest on tingitud dispersse süsteemi osakeste Browni liikumine?
Kuidas saab leida Avogadro arvu selle seose põhjal?
Milline näeb välja settimiskõver mft mono- bi- ja polüdisperssete süsteemide korral?
Kui suuri osakesi millises suuruste vahemikus saab leida sedimentatsioonil?
Kesktõukejõuväljas?
Mis on difusioonilis-sedimentatsiooniline tasakaal?
Mis põhjustab Donnani membraantasakaalu esinemise?
Millise tunnuse alusel jaotatakse disperssed süsteemid lüofiilseteks ja lüofoobseteks?
Millist parameetrit kasutatakse süsteemi lüofiilsuse iseloomustamisel?
Millised on lüofiilsed disperssed süsteemid tooge näiteid?
Mille poolest erinevad kolloidsed PAA-d tõeliselt molekulaarselt lahustunud PAA-dest?
Mida nimetatakse mitselli moodustumise kriitiliseks kontsentratsiooniks MMKK?
Milliseid meetodeid kasutatakse MMKK määramiseks?
Mis ületavad MMKK väärtuse PAA lahuste pindpinevus ei muutu?
Millised tegurid mõjutavad MMKK väärtust?
Keskkonnas Millest sõltub mitselli kuju kolloidse PAA lahustes?
Kuidas mõjutab PAA polaarne rühm MMKK väärtust?
Milles avaldub seos PAA pindaktiivsuse ja mitsellimoodustumisvõime vahel?
Millist nähtust nimetatakse solubilisatsiooniks?
Millest on see tingitud?
Millel põhineb PAA kasutamine disperssete süsteemide stabiliseerimisel?
Millised on polümeeride lahustumise iseärasused?
Millistel juhtudel esineb polümeeri piiratud ja piiramatu pundumine?
Mis on pundumisaste ja kuidas seda määratakse?
Kuidas mõjutab lahuse pH polüamfolüütse KMÜ pundumisastet?
Milliseid dispersseid süsteeme nimetatakse geelideks?
Millised on geelide põhilised omadused ja kasutusalad?
Milliseid nähtusi nimetatakse tiksotroopiaks ja sünereesiks?
Millest on tingitud lüofoobsete disperssete süsteemide agregatiivne püsivus?
Milliseid meetodeid kasutatakse lüofoobsete disperssete süsteemide valmistamisel?
Mille poolt on määratud kondensatsioonitsentri raadius uue faasi tekkel?
Mida nimetatakse koagulatsiooniks?
Millega lõpeb koagulatsiooniprotsess?
Mida nimetatakse kiireks ja aeglaseks koagulatsiooniks?
Mille poolest erinevad aeglase ja kiire koagulatsiooni kiiruskonstandid?
Mida nimetatakse kogulatsiooniläveks?
Milliseid aineid kasutatakse lüofoobsete disperssete süsteemide stabiliseerimisel?
Kuidas klassifitseeritakse emulsioone?
Mida nimetatakse hüdrofiilseks-lipofiilseks tasakaaluks HLT?
Milles seisneb vahtude stabiliseerimise eripära?
Milliseid süsteeme nimetatakse suspensioonideks?

23
1. PINDPINEVUS / ADHESIOON /MÄRGUMINE/KAPILLAARSUS

Mis on dispersse süsteemi peenestusastme mõõduks?
Pihussüsteeme jaotatakse sõltuvalt pihustunud aine osakeste mõõtmetest jämepihus- ehk jämedispersseteks ja peenpihus- ehk peendispersseteks süsteemideks. Esimesel juhul on pihuse mõõtmed suuremad kui 10-7 m, teisel juhul jäävad need suurusvahemikku 10-7...10-9 m. Sellest väiksemaid osakesi käsitletakse tõeliste lahuste komponentidena ja neis eristatakse ainult ühte faasi.

Mis on pindpinevus, mis on selle ühikud?
Pindpinevus on pinnanähtus, kus vedeliku pinnakiht käitub kui elastne kile. Vedeliku pinnamolekulid mõjustavad üksteist tõmbejõududega, mis on suunatud piki pinda ja püüavad pinna suurust vähendada.
Pindpinevuse ühikuks on . Njuuton meetri kohta võrdub pindpinevusega, mille tekitab vedeliku vaba pinna 1 meetri pikkusele piirjoonele, pinna puutuja sihis mõjuv jõud 1 njuuton.

Kuidas sõltub pindpinevus aine loomusest?

Pindpinevus kui jõud, pindpinevus kui töö.
Pindpinevust defineeritakse kahel viisil:
1) pindpinevus on jõud, mis mõjub vedeliku eralduskontuuri pikkusühikule selles suunas, milles vedeliku pind kahaneb.
2) Pindpinevus on töö, mida on vaja kulutada pinna suurendamiseks ühe pindalaühiku võrra.

Milliseid meetodeid kasutatakse pindpinevuse määramiseks?
1. Kapillaarse tõusu meetod- Kapillaarse tõusu põhjustab pindpinevusjõud Fd. See on pindpinevuse määramise kõige täpsem meetod.
2. Stalagmomeetriline meetod-Loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu
3. Mulli suurima rõhu meetod- Siin mõõdetaks rõhku, mida on vaja rakendada, et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk või gaasimullike.

Millel põhineb pindpinevuse määramine kapillaartõusu meetodil?
Tänu adhesiooni ja kohesiooni koosmõjule liigub vesi üles peentes torudes vastu gravitatsioonijõudu. Vesi adheerub kapillaari seinaga veesamba külgedel, tulemusena tekib U-kujuline menisk , pindpinevus aga püüab tasandada veepinda, tõmmates vett kapillaaris üles. Tänu kohesioonile veesammas ei katke . Langetavaks jõuks on raskusjõud, mis ühel hetkel kompenseerib tõstvat jõudu ja vee liikumine lakkab. Kapillaarsed nähtused on väga tähtsad bioloogias: kapillaarjõud aitab kaasa ksüleemimahla liikumisele taimede juhtsoontes. (Vt pilt)

Millel põhineb pindpinevuse määramine rõnga lahtirebimise ja stalagmomeetrilisel meetodil?
Stalagmomeetriline meetod-Loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu

Millel põhineb mullikeste suurima rõhu meetod?
Mulli suurima rõhu meetod- Siin mõõdetaks rõhku, mida on vaja rakendada, et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk või gaasimullike.

Kuidas ja miks sõltub pindpinevus temperatuurist?
Kriitilisel temperatuuril faasidevaheline piirpind kaob. Vedeliku pindpinevuse sõltuvus temperatuurist:

Mida nimetatakse kohesiooniks ja adhesiooniks? Miks on need nähtused olulised? Milliseid parameetreid kasutatakse nende kvantitatiivseks iseloomustamiseks?
Kohesioon : on töö ühtlase mahulise faasi katkestamiseks ühikulise katkepinna kohta. Kohesioon avaldab vastupanu aine dispergeerimisele. Lahtirebimisel moodustub kaks ühesuguse suurusega pinda. Lahtirebimisel moodustub 2 ühesugust pinda.
Uue faasi moodustamiseks tuleb kulutada energiat. Kohesioonitöö gaasikeskkonnas: Wk=2vg. Kohesioonitöö vaakumis : Wk=2B.
Adhesioon: on töö faasidevahelise pinna katkestamiseks. Seda tööd tarvitatakse kahe uue pinna moodustamiseks. Piirpind kaob. Adhesiooni mõõduks on pindade lahtirebimiseks kuluv töö pinnaühiku kohta (Wa). Seda mõõdetakse samades ühikutes kui pindpinevust ( J/m2). Viies (t) ja (v) kokku, tekib faasidevaheline pindpinevus tv. Faasidevaheline pindpinevus muutub võrdseks nulliga, kui kaob faasidevaheline piirpind. See toimub siis, kui faasid lahustuvad teineteises täielikult. Eristatakse adhesiooni kahe vedeliku, vedeliku ja tahke aine ning kahe tahke aine vahel.

Mida nimetatakse märgumiseks? Näidake seos adhesiooni ja vedeliku märgamisvõime vahel tahkel pinnal?
Märgumine:
Asetame tilga tahke keha pinnale. Võib esineda kolm juhust:
1. vedelik läheb pinnale laiali kuni monomolekulaarse kihi moodustumiseni.
2. Tilk läheb osaliselt laiali. Märgumisnurk on teravnurk. Seejuures tahke pind märgub.
3. Tilk jääb pinnale kerakujulisena. Tekib nüri märgumisnurk.
Märgumine on pinnanähtus, mille korral vedelik jääb molekulaarjõudude tõttu tahkise pinnaga ühendusse ehk valgub laiali. See tuleneb molekulidevahelisest interaktsioonist, kui vedelik ja pind kokku saavad. Märgumise ulatus sõltub adhesiooni- ja kohesioonijõu vastastikuseist suhteist.
Kui märgumine toimub näiteks vee ja klaasi vahel, siis mittemärgumine esineb näiteks elavhõbedakuulikese liikumisel mööda põrandat. Sel juhul ületab elavhõbedakuuli kohesioonijõud põranda ja kuulikese vahelise adhesioonijõu.

Kuidas mõjub tahke keha ja vedeliku loomus (molekulidevaheline vastasmõju) märgumisele ja adhesioonile?
Polaarsus /aine polaarsete rühmade olemasolu mõjutab aine märgamisvõimet.
On kahte tüüpi pindasid, millega vedelikud saavad vastastikku toimida. Tahked pinnad on jaotatud kõrge ja madala energiaga pindadeks.
Tahkised , näiteks metallid, klaasid ja keraamika on tuntud kui „kõvad tahkised“. Sidemetüübid, mis neid koos hoiavad (nt kovalentsed ja metallilised sidemed), on väga tugevad. Nende lõhkumiseks on vaja palju energiat, järelikult on nad kõrge energiaga. Enamik molekulaarseid vedelikke märgavad selliseid tahkiseid täielikult.
Teine tahkistetüüp on madala energiaga tahkised, mille molekulide vahel on nõrgad sidemed (nt Van der Waalsi jõud ja vesiniksidemed). Kuna need on väga nõrgad, kuluks nende lõhkumiseks väga vähe energiat, järelikult on nad madala energiaga tahkised. Olenevalt vedelikust võimaldavad madala energiaga pinnad kas täielikku või osalist märgamist.
Adhesioon hoiab paigal tekkinud n-ö veepärleid – mittemärgumisel tekkivaid veepiisku.
13. Iseloomustage ja tooge näiteid hüdrofiilsete ja hüdrofoobsete pindade kohta?
Hüdrofiilsed pinnad märguvad, vedelikutilgad valguvad pinnale laiali, märgavad pinda. Nt puuvillane riie
Hüdrofoobsed pinnad ei märgu, vedelik jääb pinnale tilkadena. Nt rasvaga kaetud klaas
14. Millest on tingitud vee märgamisvõime paranemine hüdrofoobsetel pindadel kui lisada PAA vette?
Paljud tehnoloogilised protsessid nõuavad kontrolli vedeliku märgamise üle tahkel pinnal. Tilga asetamisel pinnale võib see pinna märjata täielikult, osaliselt või üldse mitte. PAA abil saab vähendada pindpinevust ja muuta mittemärgava aine osaliselt või täielikult märgavaks.
PAA segunedes vedelikuga tahkise- ja gaasifaasi piirpind suureneb ning tilga ääred muutuvad hüdrofiilseteks. Selle tulemusena tilk levib.
15. Kuidas mõjub pinna kõverus ja aine loomus selle lisarõhule (siserõhule)? Millised on kapillaarse tõusu (languse) põhjused?
Täiendav siserõhk on suunatud alati kõveruse tsentrisse.
Pindpinevus põhjustab rõhkude erinevuse kõvera pinna korral. See lisarõhk on positiivne kumera pinna korral ja negatiivne nõgusa pinna korral. Lisarõhk sõltub vedeliku pindpinevusest ja pinna kõverusest.
Laplace ’i võrrand.
Rõhk on suurem nõgusal poolel, st tilga (või gaasimulli) sees. Lisarõhk ( delta P) tingib vedelikutaseme muutuse peenetes kapillaarides ja seetõttu nimetatakse seda ka kapillaarseks rõhuks.
16. Millest on tingitud piiskade sfääriline kuju kaaluta olekus?
Sest sellel kujul on väikseim pinna-ruumi suhe.
17. Kuidas mõjub aine dispersioon tema reaktsioonivõimele, aururõhule, lahustuvusele ja tasakaalukonstandile vastavates reaktsioonides?
Dispersioon –> pihustunud keskkonda.
18. Miks kondenseerub aur kapillaarides madalamal rõhul kui tasapinnal ?
Kapillaarkondensatsioon – See nähtus esineb poorsete adsorbentide korral. Zigmondi leidis 1911.a., et kui vedelik märgab kapillaari seina, kondenseeruvad aurud madalamal rõhul, kui siledal pinnal. Asetades peenesse kapillaari raadiusega r vedelikku, tekib nõgus menisk. Nõgusal pinnal toimub pindkihi molekul suurema arvu naabermolekulidega kui kumeral pinnal. Seetõttu on vedeliku molekulil nõgusalt pinnalt raskem aurufaasi minna kui kumeralt meniskilt. Pindpinevuse määramise juures leidsime, et veesamba kõrgus kapillaartorus on h= 2/rgSamuti teame eelnevast Laplace võrrandist ln =. Asendades ln =. , siis
RT ln V/r. Näeme, et vedelikumeniski kohal olev aururõhk kapillaaris sõltub kapillaari raadiusest ja pindpinevusest. Nõgusa pinna korral on tasakaaluline aururõhk madalam kui siledal või kumeral pinnal. Küllastunud aur kondenseerub peenikestes kapillaarides vedelikuks juhul, kui vedelik märgab kapillaari seinu, kuna kapillaaris on meniski kohal aururõhk p0-st madalam kui tasasel pinnal (ph tasase pinnaga võrreldes kõrgemal rõhul (ph > p0) ning gaasi adsorptsioon (kondensatsioon) toimub eelistatult tasasele pinnale. Kui suletud süsteemis esinevad koos suured ja väikesed tilgad , siis kõrgema aururõhuga väiksemad tilgad destilleeruvad aurufaasi kaudu ümber suurtesse tilkadesse kuna viimaste kohal on tasakaalurõhk madalam.
19. Mis on Harkinsi koefitsient? Millised on vedelike laialivalgumise tingimused? Millised eripärad on vedelike laialivoolamisel tahkel pinnal?
Laialivalgumiskoefitsient S (Harkinsi koefitsient) muutub vedelike vastastikuse küllastumise käigus. Algne laialivalgumiskoefitsient benseen -vesi süsteem korral 8,9 mN/m ja benseen valgub laiali vee pinnal. Vedelike vastastikusel küllastumisel -1,4 mN/m ning benseen tõmbub tagasi läätsekujuliseks, sest laialivalgumine ei ole energeetiliselt soodne. Koefitsiendi muutus on seotud vee pindpinevuse muutusega, sest benseen koguneb pindkihti.
20. Millest on tingitud Hg halb märguvus enamikul pindadel?
Hg pindpinevus on suurem kui veel
2. ADSORPTSIOON
1. Defineerige järgmised mõisted: adsorptsioon, adsorbent , adsorbaat, adsorptsiooni isoterm.
Adsorptsioon on süsteemi üksikute komponentide kontsentreerumine faaside eralduspinnale. Pindkihti läheb see komponent , milline vähendab kõige tugevamini pindpinevust faaside eralduspinnal.
Ainet, mis koguneb pinnakihti, nimetatakse adsorbaadiks.
Ainet, mille pinnale koguneb adsorbaat, nimetatakse adsorbendiks.
2. Mis tingimustel vastab adsorptsiooniprotsess Henry seadusele? Milline on Henry konstandi füüsikaline sisu?
Henry seadus: gaasi lahustuvus vedelikus on jääval temperatuuril võrdeline gaasi rõhuga (või gaaside segu korral komponendi osarõhuga).
Henry seadust väljendab avaldis , kus

on gaasi rõhk (osarõhk) vedeliku kohal,
on Henry konstant,
on gaasi kontsentratsioon lahuses.

Henry seadus kehtib ainult madalate ja mõõdukate rõhkude puhul.
Henry konstant:
kus:

is the number density at free phase,
is the surface number density,

3. Milline on Langmuiri adsorptsioonivõrrand? Milline on selle konstandi füüsikaline sisu?
Langmuir esitas 1917.a. monomolekulaarse adsorptsiooni teooria. Ta lähtus järgmistest eeldustest:
1. Adsorptsioon on vaadeldav keemilise reaktsiooni analoogina. Adsorptsiooni põhjustavad jõud on lähedased keemilisele sidemele. Adsorptsioon lõpeb monomolekulaarse kihi moodustamisega. Viimast iseloomustab piiriline adsorptsioon Γm.
2. Tahke aine pinnal on alati mehaanilised ja kristallograafilised ebaühtlused. Nendel adsorbendi pinna aktiivsetel tsentritel toimubki adsorptsioon. Adsorbaadi molekul võib nendelt tsentritelt lahti saada ja minna tagasi gaasifaasi.
3. Adsorbeerunud osakeste vastastikune toime adsorbses kihis puudub.
Langmuiri võrrand
Konstandi füüsikaline sisu ???
4. Mille poolest erinevad Langmuiri ja Henry adsorptsioonikonstandid ja milline on nendevaheline seos?
Langmuir:
5. Kuidas leitakse Langmuiri võrrandi konstante? Milliseid termodünaamilisi ja geomeetrilisi suurusi saab nende konstantide abil leida?
6. Mis on pindaktiivsus? Milliseid aineid nimetatakse pindaktiivseteks? Mis on pindaktiivsuse g füüsikaline sisu? Mis on g ühik?
Pindaktiivsus on aine (pindaktiivne aine) võime vähendada pindpinevust faaside piirpinnal .
Pindaktiivne aine (ka pindis; lühendatult PAA) on keemiline aine, millel on võime (pindaktiivsus) vähendada vee ja teiste vedelike või tahkiste pindpinevust, suurendades ühtlasi nende märgumist.
7. Milline võrrand seob pindpinevust pindaktiivse aine (PAA) lahuses kontsentratsiooniga ? Kuidas saab pindpinevuse isotermilt leida adsorbeerunud aine hulka?
8. Formuleerige Traube reegel ja selgitage selle füüsikaline sisu.
Homoloogilises reas C-H ahela pikenemisel -CH2- rühma võrra, suureneb pindaktiivsus 3 - 3.5 korda.
Füüsikaline sisu (?)
9. Näidake seos Henry adsorptsioonikonstandi ja pindaktiivsuse vahel.
10. Kuidas leida adsorbse kihi paksus ja PAA poolt hõlmatav pindala teades pindpinevuse sõltuvust lahuse kontsentratsioonist?
11. Mis vahe on Langmuiri ja Freundlichi adsorptsioonivõrranditel?
Langmuir:
Freundlich:
12. Mis on suuruse maxM füüsikaline sisu? Põhjendada võrdsus maxM=lod
13. Mille poolest erineb adsorptsioon lahustest gaaside ja aurude adsorptsioonist?
14. Mis on negatiivne Gibbsi adsorptsioon?
15. Mida nimetatakse vahetusadsorptsiooniks?
Vahetusadsorptsiooni mehhanism
Mehhanism on lihtne. Kui viia elektrolüütilise adsorptsiooni läbinud faas ( kristall ) teise lahusesse, siis teatud puhkudel võib toimuda ioonide vahetus, kus pinnakihis vahetuvad ühed ioonid teise vastu.
Vahetusadsorptsioon on sarnane keemilisele reaktsioonile. Protsess on pööratav enamasti (kuid mitte alati) ning üldjuhul aeglasem kui tavaline molekulaarne adsorptsioon.
Vahetusadsorptsiooni käigus võib muutuda lahuse pH
Vahetusadsorptsiooni agendid
Need agendid võivad olla happelised (katioonide vahetajad), aluselised (anioonide vahetajad), amfoteersed (vahetavad mõlemaid)
16. Mida kujutavad endast ioonvahetusadsorbendid ( ioniidid )?
Ioniidid ehk ioonivahetajad (harvem ka ioonivahetusvaigud) on tahked vees ja orgaanilistes lahustites lahustumatud polümeersed materjalid (polüelektrolüüdid), mis astuvad kergesti ioonivahetusreaktsioonidesse; seega on võimelised oma ioone vahetama lahuses olevate ioonide vastu.
Ioniidid võivad olla anorgaanilised või orgaanilised, looduslikud või sünteetilised. Enamik ioniite baseerub võrkstruktuuriga (inglise crosslinked) polüstüreenil, mille struktuuri on viidud aktiivsed rühmad: happelised või aluselised rühmad.
Ioniidid jagatakse kationiitideks, mis võtavad vastu katioone, ja anioniitideks, mis vahetavad anioone.
Ioniite kasutatakse mitmesugustes ainete lahutamise ja puhastamise protsessides, nt ioonivahetuskromatograafias. Laialt on ioniidid kasutuses vee pehmendamises ja puhastamises.
17. Milline on veepuhastusprotsess kationiitide ja anioniitide abil? Kuidas kasutada ioniite vee kareduse vähendamiseks?
Kare vesi lastakse läbi ioonfiltri, milles sisalduvad ioniidid (tahke teraline mass) eemaldavad vees leiduvad ioonid. Sellist vett nimetatakse desioniseeritud veeks . Ioonvahetust kasutatakse veepehmendusseadmetes, mida kasutavad nii era - kui ka tööstustarbijad.
Tööpõhimõte:
Vees lahustunud metallide soolad asendatakse karedust mittetekitavate sooladega. Sama protsessi käigus eemaldatakse veest ka lahustunud raud. Seadmed töötavad täisautomaatselt. Kasutaja ainus töö on jälgida, et soolalahuse paagis oleks piisav soola tagavara .
18. Milliste adsorbentide korral kasutatakse kapillaarse kondensatsiooni teooriat, millised on selle teooria lähtealused?
See nähtus esineb poorsete adsorbentide korral. Zigmondi leidis 1911.a., et kui vedelik märgab kapillaari seina, kondenseeruvad aurud madalamal rõhul, kui siledal pinnal. Asetades peenesse kapillaari raadiusega r vedelikku, tekib nõgus menisk. Nõgusal pinnal toimub pindkihi molekul suurema arvu naabermolekulidega kui kumeral pinnal. Seetõttu on vedeliku molekulil nõgusalt pinnalt raskem aurufaasi minna kui kumeralt meniskilt. Pindpinevuse δ määramise juures leidsime, et veesamba kõrgus kapillaartorus on
19. Milliseid olekuvõrrandeid kasutatakse gaasitaoliste adsorbsete kilede korral? Kuidas neis arvestatakse molekulide omamõõtmeid ja vastasmõju?
20. Milliseid adsorbaate kasutatakse eripinna määramisel Brunauer-Emmet-Telleri (BET) meetodi korral? Millistel tingimustel toimub eripinna määramine?
Brunauer–Emmett–Teller (BET) theory aims to explain the physical adsorption of gas molecules on a solid surface and serves as the basis for an important analysis technique for the measurement of the specific surface area of a material.
21. Kuidas leitakse BET-i võrrandi konstandid?
where
is the heat of adsorption for the first layer, and is that for the second and higher layers and is equal to the heat of liquefaction.
3. DISPERSSETE SÜSTEEMIDE ELEKTRILISED OMADUSED
1. Millised on võimalikud põhjused elektrilise kaksikkihi moodustumiseks faasidevahelisel piirpinnal? Tooge näiteid elektrilise kaksikkihi moodustumisest erinevates süsteemides.
Põhiline kolloidosakese kineetilise stabiilsuse allikas on kolloidosakese
elektriliselt laetud pind. Laengu ümberjaotumine võib toimuda kolmel moel:
1. laetud osakeste ülekanne läbi piirpinna
2. erilaenguliste ioonide erinev adsorptsioon
3. polaarsete molekulide adsorptsioon ja orienteerumine
Vastasmärgilised ioonid kogunevad selliselt laetud pinna lähedusse ja kujuneb välja ioonatmosfäär, milles eristub kaks iseloomulikku laenguregiooni. Täiesti kolloidosakese pinna vastas asub liikumatu kiht. Teine osa kolloidosakese laengut kompenseerivatest ioonidest ei ole seotud osakesega ja osaleb soojusliikumises. Sellist laetud kihti mis tekib tahke ja vedela faasi vahelisel piirpinnal nimetatakse elektriliseks kaksikkihiks.
Elektriline kaksikkiht mittepolariseeritaval elektroodil . Paigutades metalli tema enda soola lahusesse hakkavad metalliioonid läbi piirpinna minema sellesse faasi, milles nende keemiline potentsiaal on madalam. Ioonide elektrilise laetuse tõttu faasid laaduvad. (Zn/Zn2+)
Elektriline kaksikkiht polariseeritavad elektroodil. Laetud osakeste adsorptsioon tahke faasi pinnale. Lisades KI lahust AgNO3 lahusele toimub vahetusreaktsioon (vihik). Elektri tekkimine ioonse AgI kristalli pinnal: tuuma pinnale adsorbeeruvad eelistatult need ioonid, millised on võimelised asetuma tuuma kristallvõresse. Kui Ag+, siis omandab AgI + laengu, mida hakkavad kompenseerima NO3- anioonid . Kaugemal side ioonide vahel nõrgem, adsorbne kiht lõppeb, kui NO3- ioonid hakkavad osa võtma soojusliikumisest.
2. Iseloomustage elektrilist kaksikkihti faasidevahelisel piirpinnal. Kuidas muutub potentsiaal pinnast kaugenemisel?
Tuumale adsorbeeruvad esmalt kolloidosakese laengut määravad ioonid (ioonid lahuses liiaga ). Potentsiaali määrav adsorbeerunud ioonide kiht tõmbab ligi vastasmärgilisi ioone, mis küll adsorbeeruvad osaliselt pinnale, kuid ei kompenseeri täielikult liias olevaid ioone. Tuuma pinna lähedal on ülekaalus elektrivälja mõju, kauguse suurenedes see nõrgeneb.
3. Sõnastage elektrilise kaksikkihi teooria põhiseisukohad (Gouy-Chapmani ja Sterni mudelid).
Gouy teooria alusel saab lisaks summaarsele elektrilise kaksikkihi laengule
määrata ka katioonide ja anioonide osalaenguid elektrilises kaksikkihis.
Gouy teooria tuletamisel on tehtud kolm lihtsustust (eeldust):
(1) Elektriväli elektrilises kaksikkihis on kirjeldatav Poissoni võrrandiga
Ñ2j = - r/ eoe , kus Ñ2 on Laplace’i operaator ja r on ruumiline laengutihedus.
Poissoni võrrand eeldab, et elektriväli on elektrilise kaksikkihi piires pidev ja
potentsiaali on võimalik määrata igas välja punktis. Kahjuks ilmneb reaalsetes
süsteemides elektrivälja tugevuse ebaühtlus, mis on seotud sellega, et ioonid
on mingite kindlate mõõtmetega (mitte punktid). Siit ka põhjus, miks Gouy teooria on rakendatav vaid lahjades lahustes.
(2) Osakeste jaotus allub Boltzmanni võrrandile, kus ci0 on i-nda osakese konts. lahuse sisemuses, ci on osakeste kontsentratsioon kaugusel x elektroodi pinnast, Wi – 1 mooli osakeste lahuse sisemusest elektrilisse kaksikkihti üleviimiseks tehtav töö.
(3) Eeldatakse, et Wi on puhtalt elektrostaatiline töö, so Wi sisaldab peale elektrostaatilise ka teisi jõude, mida Gouy teooria ei arvesta.
Ei arvestata spetsiifilist adsorptsiooni põhjustavaid jõude ning tööd, mida tehakse lahusti väljatõrjumiseks elektrilisest kaksikkihist lahuse sisemusse. Ei arvestata ioonide vastastikust toimet, mis on seotud steeriliste faktoritega elektrilises kaksikkihis. Ei arvestata ioonide solvatatsiooni ja solvaatkatete deformatsiooni osakeste sisenemisel elektrilisse kaksikkihti.
Gouy teooria võimaldab kvalitatiivselt iseloomustada paljusid eksperimentaalselt leitud efekte ja leida erinevaid parameetreid, kuid ei võimalda selgitada ioonide spetsiifilise adsorptsiooni nähtusi.
Stern kombineeris oma teoorias Helmholzi ja Gouy-Chapman tooriat.
Sterni teooria põhiseisukohad on järgmised:
Ioonide laeng, mis kompenseerib metalli laengu qM, koosneb kahest osast. Üks osa ioonidest koondub elektroodi lähedasse kihti ja moodustab nn tiheda kihi e. Helmholtzi kihi. Nende ioonide tsentrid asuvad metalli pinnast keskmiselt kaugusel, mis on võrdne ioonide raadiusega, so x = r. Nende ioonide laeng 1 m2 suuruse pinna kohta on võrdne q1-ga.
Teine osa ioonidest osaleb soojusliikumises ja moodustab nn difuusse kihi. Nende ioonide tsentrid asuvad kaugusel x ³ r ja summaarne laeng on q2.
4. Mida mõeldakse elektrilise kaksikkihi difuusse osa paksuse all? Millega määratakse elektrilise kaksikkihi tiheda (Helmholtzi) ja difuusse (Gouy) osa paksused?
Difuusses kihis on ioonid jaotunud korrapäratult. Ioonid on küll elektrostaatiliselt adsorbse kihi laenguga seotud, kuid soojusliikumine põhjustab vastasioonide hajutatud olekut.
5. Loetlege elektrokineetilised nähtused ja selgitage, millest need on tingitud?
Rakendades välist elektrivälja võime panna faasid üksteise suhtes liikuma. Nähtusi, kus välise elektrivälja toimel hakkavad liikuma faasid või kus faaside liikumisel tekib potentsiaalide vahe (elektriväli), nimetatakse elektrokineetilisteks nähtusteks.
1. elektroforees - osakeste liikumine välise elektrivälja mõjul liikumatus dispersioonikeskkonnas
2. elektroosmoos - dispersioonikeskkonna liikumine välise elektrivälja mõjul liikumatu tahke faasi suhtes
3. voolamise potentsiaal - potentsiaalide vahe, mis tekib vedeliku liikumisel tahke faasi suhtes (vastandnähtus elektroforeesile)
4. sadenemispotentsiaal - potentsiaalide vahe, mis tekib osakeste sadenemisel (liikumisel kindlas suunas) liikumatus dispersioonikeskkonnas (tahke faasi liikumapanemisel vedelikus) (vastandnähtus elektroosmoosile).
6. Mis määrab elektrokineetiliste protsesside intensiivsuse?
Elektrokineetiliste protsesside intensiivsuse määrab elektrokineetilines ehk ζ-potentsiaal. Elektrokineetiliste nähtuste kiirust ei määra kogu potentsiaali hüpe φ, vaid potentsiaali hüpe ζ liikuva ja iikumatu piirpinna vahel.
7. Mida nimetatakse elektrokineetiliseks potentsiaaliks? Millised faktorid mõjutavad elektrokineetilise potentsiaali väärtust? Kuidas muutub -potentsiaal negatiivselt laetud osakestel, kui viia sooli KNO3, Ba(NO3)2 ja La(NO3)3?
Tahke ja vedela faasi liikumisel teineteise suhtes ei toimu libisemine vahetult tahke aine pinnal, s.o. elektrilise kaksikkihi sisemise ja välimise kihi vahel, vaid kaugemal. Adsorbse kihi ioonid ja ka osa difuusse kihi ioone jäävad paigale, ülejäänud difuusse kihi ioonid liiguvad koos vedelikuga. Elektrokineetiliste nähtuste kiirust ei määra seega kogu potentsiaali hüpe φ, vaid potentsiaali hüpe ζ liikuva ja iikumatu piirpinna vahel. Seda potentsiaali nimetatakse elektrokineetiliseks ehk ζ-potentsiaaliks. See suurus määrab elektrokineetiliste nähtuste intensiivsuse ning on oluline näitaja ka kolloidlahuste püsivuse määramisel.
8. Selgitage pinna ümberlaadumise nähtust?
9. Mida kujutavad endast relaksatsiooniefekt ja elektroforeetiline pidurdus?

4. DISPERSSETE SÜSTEEMIDE OPTILISED OMADUSED

1. Millised optilised nähtused ilmnevad valguse langemisel disperssele süsteemile? Millised uurimismeetodid põhinevad nendel nähtustel?
Dispersseks nimetatakse süsteemi, mis koosneb vähemalt kahest komponendist , millest üks on väikeste osakestena jaotatud teises. Enamikul juhtudel nimetatakse ülekaalus olevat komponenti dispersioonikeskkonnaks ning hulgalt vähemat1 komponenti dispersseks faasiks.
Jämedisperssed süsteemid
Kolloiddisperssed süsteemid
Molekulaardispers-sed süsteemid
Läbipaistmatu
Ei läbi paberfiltrit Heterogeenne
Ei läbi pärgamenti Hajutab valgust ( peegeldumine ., murdumine ) Ebapüsiv
Läbipaistev, opalestseeruv Filtreerub Heterogeenne
Ei läbi pärgamenti Hajutab valgust (difraktsioon) Suhteliselt püsiv
Läbipaistev Filtreerub Homogeenne
Läbib pärgamenti Optiliselt tühi Püsiv
2. Milliseid optilisi meetodeid kasutatakse disperssete süsteemide mõõtmete määramisel?
A. Disperssete süsteemide klassifikatsioon osakeste mõõtmete alusel
Dispersse süsteemi iseloomustab dispersiooniaste D, s.o. osakeste mõõtmete ( diameetri ) d pöördväärtus.
D=1/d[m-1].
Teiste sõnadega, dispersiooniaste on 1 m pikkust lõiku moodustavate osakeste arv.
Dispersseid süsteeme iseloomustatakse ka eripinnaga, s.o. osakeste kogupinna suhtega aine ruumalasse:
s0=s/V
kus s0 - eripind ,
s - osakeste kogupind, s.o. faaside eralduspind, V - dispersse faasi ruumala.
Kolloidkeemias vaadeldakse selliseid dispersseid süsteeme, kus aine pole pihustatud molekulidena, vaid esineb suuremate agregaatidena. Molekulaarse pihustatuse korral kaob heterogeensus ning saame süsteemid, millede uurimisega tegeleb füüsikaline keemia.
Disperssed süsteemid jaotatakse sõltuvalt osakeste mõõtmetest (meetrites) järgnevalt:
Osakese läbimõõt
>10-7m
10-7-10-9m
ρ0 (osakese tihedus on suurem keskkonna tihedusest). Kui ρ dispergeeritud faas kerkib süsteemis pinnale.
11. Mis põhjustab Donnani membraantasakaalu esinemise? Milline on difundeeruvate ioonide jaotus Donnani membraantasakaalu korral?
Kui kolloidlahus või kõrgmolekulaarsete ühendite (kmü) lahus eraldada puhtast lahustist membraaniga, siis tuleb arvestada, kuidas muutub lahuses sisalduvate ioonide kontsentratsioon mõlemal pool membraani, kui kolloidosakesed (kmü molekulid) viimast ei läbi. Selline olukord on kolloidlahuste puhastamisel, samuti organismi rakkudes, kui rakumembraan eraldab kolloidlahust elektrolüüdilahusest. Selle probleemi lahenduse andis F. Donnan 1911. a.
Olgu ühel pool membraani elektrolüüt RCl ja teisel pool membraani NaCl, kusjuures R+ on makrokatioon, mis ei difundeeru läbi membraani, kuna kõik teised läbivad.

7. LÜOFIILSETE DISPERSSETE SÜSTEEMIDE OMADUSED

1. Millise tunnuse alusel jaotatakse disperssed süsteemid lüofiilseteks ja lüofoobseteks? Millega selgitada faasidevahelise piirpinna iseeneslikku suurenemist lüofiilsete disperssete süsteemide moodustumisel?
Disperssete süsteemide klassifikatsioon dispersioonikeskkonna ja dispersse faasi osakeste vahelise mõju alusel
Kolloidsüsteemides tuleb arvestada ka dispersse faasi ja dispersioonikeskkonna vahelist mõjustust. Seda arvestades jagasid J. Perrin ja H, Freundlich kõik lüosoolid kahte gruppi.
1) Lüofoobsed süsteemid (kreeka keelest λιυ 'lahustan', ρυβοσ 'hirm'). Selliste süsteemide korral on dispersioonikeskkonna ja dispersse faasi osakeste vahelised molekulaarjõud suhteliselt nõrgad. Vesikeskkonna korral nimetatakse neid süsteeme ka hüdrofoobseteks süsteemideks.
2) Lüofiilsed süsteemid (kreeka keelest λιυ 'lahustan', ριΛυσ'sõber'). Nende süsteemide korral on dispersioonikeskkonna ja dispersse faasi osakeste vahelised mõjujõud küllaltki suured. Vesikeskkonna korral nimetatakse neid süsteeme hüdrofiilseteks süsteemideks.
2. Millist parameetrit kasutatakse süsteemi lüofiilsuse iseloomustamisel?
3. Millised on lüofiilsed disperssed süsteemid (tooge näiteid)?
Lüofiilseid süsteeme saadakse peamiselt kmü lahustamisel. Seetõttu asendatakse lüofiilsed süsteemid sageli mõistega kmü lahused , kuigi alati pole selline asendamine täiesti korrektne , sest on olemas ka süsteeme, mida võime lugeda kuuluvaiks nii ühe kui teise grupi hulka (nt. SiO2 sool ja mõnede metallhüdroksiidide – Fe2O3 , Al2O3, SnO2 soolid). Sõltuvalt saamisviisist võivad nendes süsteemides olla nii makromolekulid kui ka kolloidosakesed. Ühtlasi võib olla erinev ka keskkonna ja dispersse faasi vaheline mõjustatus. Seetõttu tänapäeval paljudel juhtudel ei võeta lüofiilsust ja lüofoobsust klassifikatsiooni aluseks, kuigi neid mõisteid. süsteemide iseloomustamisel kasutatakse.
4. Mille poolest erinevad kolloidsed PAA-d tõeliselt (molekulaarselt) lahustunud PAA-dest? Mida nimetatakse mitselli moodustumise kriitiliseks kontsentratsiooniks (MMKK)?
Madalatel kontsentratsioonidel moodustavad PAA-d tõelisi lahuseid (st tegemist on molekulaarse disperssiooniga). Püstitub tasakaal pinnale adsorbeerunud ja lahusefaasisi olevate PAA molekulide vahel.
Kontsentratsiooni, mille korral mitsellid moodustuvad nimetakse mitselli moodustumise kriitiliseks kontsentratsiooniks (MMKK).
5. Milliseid meetodeid kasutatakse MMKK määramiseks? Miks PAA kontsentratsioonidel, mis ületavad MMKK väärtuse, PAA lahuste pindpinevus ei muutu?
Praktikas on olulisemad MMKK elektrijuhtivuse ja pindpinevuse mõõtmine. Mõnevõrra võib MMKK väärtus sõltuda ka kasutatud meetodist.
6. Millised tegurid mõjutavad MMKK väärtust? Miks ja kuidas mõjutab süsivesinikahela pikkus MMKK väärtust erineva polaarsusega lahustites?
7. Kuidas orienteeruvad PAA molekulid mitsellides, mis on moodustunud polaarses ja mittepolaarses keskkonnas? Millest sõltub mitselli kuju kolloidse PAA lahustes?
8. Kuidas mõjutab PAA polaarne rühm MMKK väärtust? Milline on elektrolüütide mõju MMKK väärtusele ionogeensete ja mitteionogeensete PAA-de korral?
9. Milles avaldub seos PAA pindaktiivsuse ja mitsellimoodustumisvõime vahel?
10. Millist nähtust nimetatakse solubilisatsiooniks? Millest on see tingitud? Kus seda nähtust praktiliselt kasutatakse?
11. Millel põhineb PAA kasutamine disperssete süsteemide stabiliseerimisel? Milles seisneb PAA pesemisvõime?
12. Millised on polümeeride lahustumise iseärasused? Millist protsessi nimetatakse pundumiseks? Millistel juhtudel esineb polümeeri piiratud ja piiramatu pundumine?
Pundumine on mingi materjali (puit jne) mõõtmete suurenemine vee vm vedeliku või niiskuse imendumise tõttu.
Eristatakse piiratud ja piiramatut pundumist. Piiratud pundumise korral kulgeb pundumine teatud astmeni ja siis lakkab. Enamikul juhtudel läheb polümeer sel juhul üle tarde seisundisse. Piiratud pundumine esineb sellisel juhul, kui makromolekulide ahelate vahel on sillad , mis ei lase ahelatel üksteisest eralduda. Teiselt poolt võib põhjuseks olla ka see, et kmü ja lahusti võivad seguneda piiratult.
Piiratud pundumisel võib polümeerist ekstraheeruda suhteliselt madalmolekulaarne fraktsioon . See viib piirilise pundumise vähenemisele.
Piiramatul pundumisel polümeer lõpuks lahustub.
Puudumine sõltub märgatavalt temperatuurist. Temperatuuri tõustes suureneb difusiooni kiirus ja järelikult ka puudumise kiirus. Teiselt poolt suureneb ka makromolekulide soojusliikumine. Selle tulemusena võivad katkeda ahelatevahelised sidemed ja piiratud pundumine läheb üle piiramata pundumiseks. Temperatuuri, kus piiratud pundumine läheb üle piiramata pundumiseks, nimetatakse pundumise kriitiliseks temperatuuriks.
13. Mis on pundumisaste ja kuidas seda määratakse?
Pundumise iseloomustamiseks kasutatakse puudumisastet, mille all mõistetakse vedelikuhulka grammides , mis neeldub teatud pundumistasemel ja temperatuuril ühes grammis polümeeris.
kus g1 - polümeeri kaal enne pundumist,
g2 - polümeeri kaal pärast pundumist.
Pundumisastet võib leida ka ruumala juurdekasvu järgi. Seejuures tuleb arvestada, et pundumisega (vähemalt esimesel staadiumil) kaasueb alati kontraktsioon, s.t. pundunud polümeeri ruumala V2 on alati väiksem kui polümeeri ruumala V1 ja neeldunud vedeliku ruumala V0 summa:
14. Kuidas mõjutab lahuse pH polüamfolüütse KMÜ pundumisastet? Mida iseloomustab polüelektrolüütide isoelektriline täpp?
Keskkonna pH mõju ilmneb amfoteersete polümeeride korral ning seda on kõige paremini uuritud valkudel. Pundumisastme sõltuvus pH-st on valkudel miinimumiga kõver, seejuures vastab miinimum isoelektrilisele täpile. Põhjus on siin selles, et isoelektrilises täpis (või selle lähedastel pH väärtustel) on valgu molekulis isenimeliselt laetud gruppide (-NH3+ ja –COO-) hulgad võrdsed. See põhjustab ahelate kokkutõmbumist ning pundumine väheneb. Keskkonna pH kaugenemisel isoelektrilisest täpist jäävad ülekaalu ühenimeliselt laetud grupid. Nende tõukumise tõttu nõrgenevad ahelatevahelised seosed ning pundumine kergeneb.
15. Milliste tegurite tõttu suureneb disperssete süsteemide agregatiivne stabiilsus KMÜ lisamisel?
16. Milliseid dispersseid süsteeme nimetatakse geelideks? Millised faktorid soodustavad geelide moodustumist? Millised on geelide põhilised omadused ja kasutusalad?
Tarded ja geelid – polümeeride lahused ja kolloidsüsteemid, mis on kaotanud sisemise struktuuri muutuste tõttu voolavuse ning omandanud teatud kõvaduse ja elastsuse (želatiin, lihaskiud).
17. Milliseid nähtusi nimetatakse tiksotroopiaks ja sünereesiks?
Tiksotroopia on paljude geelide või muude ainete omadus mehaanilisel mõjutusel vedelduda.
Nt mõned geelid vedelduvad, kui neid raputada.
Sünerees – nähtus, kus tarde ruumala väheneb ja osa vedelikust surutakse struktuurist välja. Vastupidine nähtus – pundumine.
8. LÜOBOOBSETE DISPERSSETE SÜSTEEMIDE OMADUSED
1. Millest on tingitud lüofoobsete disperssete süsteemide agregatiivne püsivus? Millised protsessid võivad iseeneslikult kulgeda nendes süsteemides?
Lüofoobsed süsteemid (kreeka keelest λιυ 'lahustan', ρυβοσ 'hirm'). Selliste süsteemide korral on dispersioonikeskkonna ja dispersse faasi osakeste vahelised molekulaarjõud suhteliselt nõrgad. Vesikeskkonna korral nimetatakse neid süsteeme ka hüdrofoobseteks süsteemideks.
Lüofoobsed ained ei märgu. Ained ei taha eriti hästi lahustuda.
2. Milliseid meetodeid kasutatakse lüofoobsete disperssete süsteemide valmistamisel? Tooge näiteid.
Kasutatakse dispergeerimist ultraheli toimel. Ultraheliga pihustamisel käsutatakse ultraheli sagedusega 105 – 106 Hz, mida saadakse spetsiaalsete generaatorite abil, kus heliallikaks on võnkuv kvartsikristall või magnetostriktsioonilisest materjalist varb.
Kui süsteem koosneb kahest vedelikust, siis tekib ultraheli toimel vedelikke eraldaval piirpinnal kiiresti emulsioon ,. Samuti muutuvad ultraheli toimel kiiresti sooliks väikestest osakestest koosnevad sademed. Tahke aine vahenditu pihustamine on võimalik ainult siis, kui aine mehhaaniline vastupidavus on väike
3. Mille poolt on määratud kondensatsioonitsentri raadius uue faasi tekkel? Kuidas saab reguleerida lüofoobsete disperssete süsteemide mõõtmeid kondensatsioonimeetodil?
Kondensatsioonimeetodi eesmärgiks on väiksemate osakeste (molekulide, aatomite, ioonide) liitmine suuremateks agregaatideks
Kondensatsioonil tekkivate osakeste mõõtmed määrab kiiruste v1 ja v2 vahekord. Kui mõlemad kiirused on ligilähedased (v1≈v2), siis jõuavad kristallisatsiooni algul tekkinud keskmed kasvada märgatavalt suuremateks kui protsessi lõpul tekkinud keskmed. Seega saame ebaühtlase dispersiooniastmega soolid. Ühtlase dispersiooniastme saavutamiseks peab keskmete tekkekiirus olema palju suurem kui kasvukiirus (v1>>v2). Sel juhul on osakeste kasvamise momendiks tekkinud palju keskmeid ning suurem osa ainest eraldunud. Ülejäänud eralduv aine jaguneb suure hulga keskmete vahel ning igale üksikule osakesele langeb sellest vähe ja osakesed ei saa oma mõõtmetelt oluliselt suureneda
4. Mida nimetatakse koagulatsiooniks? Millega lõpeb koagulatsiooniprotsess? Milliste võtetega saab esile kutsuda lüofoobse kolloidsüsteemi koagulatsiooni?
Koagulatsioon on kolloidosakeste agregeerumine suuremateks osadeks . Sellele tavaliselt järgneb väljasadestumine.
Koagulatsioonil on kaks staadiumi:
Varjatud staadiumis disp. aste väheneb, kuid suurenenud osakesed pole nähtavad.
Nähtavas staadiumis on muutused silmaga nähtavad (suured tükid, hägune või sademe tekkimine)
Lüofoobse kolloidi koagulatsiooni saab esile kutsuda hävitades osakese ioonümbrise, selle tagajärjel toimub koagulatsioon. Kõrgmolekulaarseid aineid, millede koostises on polaarseid või ionogeenseid rühmi.
PAA lisamine (?)
5. Mida nimetatakse kiireks ja aeglaseks koagulatsiooniks? Milline on seos koagulatsioonikiiruse ja osakestevahelise toime potentsiaalse energia barjääri vahel?
Koagulatsiooni kiiruse määravad põhiliselt kaks faktorit :
1) osakeste lähenemine Browni liikumise kaudu kauguseni, kus mõjuvad VdW-i tõmbejõud.
2) teineteise läheduses asuvate osakeste suuremateks agregaatideks ühinemine.
Elektrolüüdi lisamisega esilekutsutud nähtaval koagulatsioonil saab eraldada aeglast ja kiiret perioodi. Väikeste elektrolüüdi hulkade lisamisel toimub aeglane koagulatsioon. Selles osas on ζ -potentsiaal veel vähe langenud. Kiire koagulatsioon saavutatakse lisatava elektrolüüdi suurema kontsentratsiooniga. Sellisel juhul on ζ-potentsiaal praktiliselt võrdne nulliga ning puuduvad kolloidosakeste vahelised elektrostaatilised tõuketungid. Sellises olukorras järgneb igale kokkupõrkele ka liitumine.
6 Mida kõrgem efektiivsus, seda väiksem
. Mille poolest erinevad aeglase ja kiire koagulatsiooni kiiruskonstandid? Millised dispersse süsteemi parameetrid mõjutavad koagulatsioonikiirust?
Perikineetiline – kõik toimub sellise kiirusega nagu Browni liikumine võimaldab (st segamatult)
Ortokineetiline – süsteemi/protsessi segatakse täiendavalt.
Siin on eeldatud, et põrkumiste efektiivsused on võrdsed. Seega suuremate nihkekiiruste (G) ja suuremate osakeste (d) korral dom ortokineetiline koagulatsioon. Tegelik koag.kiirus on nende kahe kiiruse summa:
7. Mida nimetatakse kogulatsiooniläveks? Kuidas mõjutab koaguleeriva iooni laeng koagulatsiooniläve väärtust?
Koagulatsioonilävi – vähim elektrolüüdi kontsentratsioon, milline kutsub esile nähtava koagulatsiooni.
Kolloidlahuse püsivus on tingitud samanimeliste laengutega osakeste tõukumisest. Sellepärast ongi koaguleerivaks iooniks kolloidosakese laengule vastasmärgiline lisatava elektrolüüdi ioon. Koagulatsioon algab siis, kui ζ-potentsiaal langeb allapoole mingit kriitilist potentsiaali väärtust ζkriitiline.
8. Milliseid aineid kasutatakse lüofoobsete disperssete süsteemide stabiliseerimisel?
9. Näidake osakestevahelise potentsiaalse energia kõvera abil dispersse süsteemi stabiilse eksisteerimise tingimusi. Mille poolest erineb osakestevaheline interaktsioon I-s ja II-s miinimumis?
10. Kuidas klassifitseeritakse emulsioone? Milliseid aineid kasutatakse emulsioonide stabiliseerimisel?
11. Mida nimetatakse hüdrofiilseks-lipofiilseks tasakaaluks (HLT)? Mida iseloomustab HLT arv?
Seda tasakaalu iseloomustatakse suhtarvuga:
Polaarse rühma hüdrofiilsed omadused
Süsivesinikradikaali lipofiilsed omadused
See suhe iseloomustab omaduste domineerimist: kumba rühma – kas hüdrofiilse või hüdrofoobse
(lipofiilse) rühma omadused on ülekaalus.
12. Milles seisneb vahtude stabiliseerimise eripära? Milliseid aineid kasutatakse vahtude tekitamiseks?
Vahtudeks nimetatakse dispersseid süsteeme, kus dispersioonikeskkonnaks on vedelik, dispersseks faasiks aga gaas (süsteem g/v). Vahtude iseärasuseks on see, et dispersse faasi ruumala Vg on palju suurem kui dispersioonikeskkonna rumala Vv.
13. Milliseid süsteeme nimetatakse suspensioonideks? Milles seisneb suspensioonide stabiliseerimise eripära?
Dispersset süsteemi (t - v), kus osakeste suurus on üle 1 μm, nimetatakse suspensiooniks. Suspensioone saadakse peaaegu eranditult tahke aine dispergeerimisel vedelikus või pulbri ja vedeliku segamisel . Kuna osakeste mõõtmed on küllalt suured (on nähtavad mikroskoobis), siis on suspensioonid kineetiliselt ebapüsivad, s.t. küllalt kiiresti toimub dispersse faasi eraldumine dispersioonikeskkonnast.
14. Tooge näiteid suspensioonide, emulsioonide, vahtude ja aerosoolide praktilise kasutamise kohta.

.DOC Laadi alla originaalfail 23 lk · .doc · 24 allalaadimist

50 punkti Autor soovib selle materjali allalaadimise eest saada 50 punkti.

~ 23 lehte Lehekülgede arv dokumendis

2014-01-18 Kuupäev, millal dokument üles laeti

24 laadimist Kokku alla laetud

2 arvamust Teiste kasutajate poolt lisatud kommentaarid

agne Õppematerjali autor

Eksami kordamisküsimused ja (osalised) vastused. Mõni küsimus vastamata. Lõik materjalist: Mida nimetatakse märgumiseks? Näidake seos adhesiooni ja vedeliku märgamisvõime vahel tahkel pinnal?Märgumine on pinnanähtus, mille korral vedelik jääb molekulaarjõudude tõttu tahkise pinnaga ühendusse ehk valgub laiali. See tuleneb molekulidevahelisest interaktsioonist, kui vedelik ja pind kokku saavad. Märgumise ulatus sõltub adhesiooni- ja kohesioonijõu vastastikuseist suhteist.Kui märgumine toimub näiteks vee ja klaasi vahel, siis mittemärgumine esineb näiteks elavhõbedakuulikese liikumisel mööda põrandat. Sel juhul ületab elavhõbedakuuli kohesioonijõud põranda ja kuulikese vahelise adhesioonijõu. (joonis lisaks)

kolloidkeemia pindnähtused ioonid molekul kolloid pindpinevus adsorptsioon dispersioon gaas koagulatsioon loomus faasid

Sarnased õppematerjalid

doc

Füüsikaline- ja kolloidkeemia

Katalüsaatori mõju *Katalüsaator kiirendab ühtviisi nii päri-kui vastassuunalist reaktsiooni. *Seega ei mõjuta katalüsaator keemilise tasakaalu asendit, vaid muudab ainult tasakaalu saabumiseks kuluvat aega. Tasakaalulised protsessid Aurustumine küllastunud auru rõhk lahuse kohal on tasakaalu tingimustes konstantne suurus Lahustumine: - lahustunud aine jaotumine kahe omavahel mitteseguneva lahusti vahel vastavalt jaotuskoefitsiendi väärtusele Keemiline kineetika *Füüsikalise keemia osa, mis tegeleb reaktsioonide kiirustega. *Termodünaamika *Termodünaamikas vaatlesime vaid süsteemi alg- ja lõppolekut, vahepealne osa ei olnud oluline. *Termodünaamika iseloomustab reaktsioone soojusefekti, teostavuse ja tasakaaluoleku. Kas reaktsioon toimub või mitte? *Kineetikas koondub põhitähelepanu just sellele vahepealsele osale. *Kineetika määrab, millise kiirusega reaktsioonid toimuvad. Kui kiiresti toimub reaktsioon?

Füüsikaline ja kolloidkeemia

docx

Füüsikaline keemia konspekt

Füüsikaline ja kolloidkeemia

docx

Füüsikaline ja kolloidkeemia kordamisküsimused.

25. Tarded ja geelid. Tiksotroopia. Sünerees Selliseid kolloidsüsteeme, millised süsteemi sisemise struktuuri moodustumise tagajärjel on kaotanud oma voolavuse, nimetatakse tarreteks. Tardumisel dispergeeritud faasi ja dispersioonikeskkonna vahekord ei muutu ning faasid ei eraldu üksteisest. Tarde eriliik on geel. Tardumine võib toimuda: 1) spontaanselt 2) temperatuuri muutuse mõjul (tarded tekivad kergemini madalamatel temperatuuridel) 3) kontsentratsiooni suurenemise tõttu ( igal kolloid- või polümeeri süsteemil on piiriline kontsentratsioon, millest lahjemad lahused ei tardu). Kontsentratsiooni kasvuga kasvab ka tardumiseks vajalik temperatuur. 4) Elektrolüütide lisamise tõttu. Koagulatsiooniliste tekkemehhanismidega geelide tekkimis- ja lagunemisprotsessid on pöörduvad. Nende pöörduvat tekke- ja lagunemisprotsessi nimetatakse tiksotroopiaks. Koagulatsioonigeeli muundumine sooliks või vastupidi toimub isotermiliselt nõrkade

Füüsikaline ja kolloidkeemia

docx

Füüsikalise ja kolloidkeemia eksam

tagajärjel on kaotanud oma voolavuse, nimetatakse tarreteks. Tardumisel dispergeeritud faasi ja dispersioonikeskkonna vahekord ei muutu ning faasid ei eraldu üksteisest. Defineerime siin tarret kui nähtuse üldmõistet. Tarde eriliik on geel. Tardumine võib toimuda: 1) spontaanselt 2) temperatuuri muutuse mõjul (tarded tekivad kergemini madalamatel temperatuuridel) 3) kontsentratsiooni suurenemise tõttu ( igal kolloid- või polümeeri süsteemil on piiriline kontsentratsioon, millest lahjemad lahused ei tardu). Kontsentratsiooni kasvuga kasvab ka tardumiseks vajalik temperatuur. 4) Elektrolüütide lisamise tõttu. Geelid 1)Koagulatsioonigeelid 2)Kristallisatsiooni või kondensatsiooni mõjul tekkinud geelid Koagulatsiooniliste tekkemehhanismidega geelide tekkimis- ja lagunemisprotsessid on pöörduvad. Nende pöörduvat tekke- ja lagunemisprotsessi nimetatakse tiksotroopiaks.

Füüsikaline ja kolloidkeemia

pdf

Meditsiinilise keemia arvestus

Füüsikaline osa ! I variant 1. Ahelreaktsioonid, toimumise etapid. ! Ahelreaktsioonid koosnevad kahest või enamast üksteisele järgnevast ja omavahel seotud lihtreaktsioonist. Ahelreaktsioon - ühe aktiivse osakese tekkimisega esilekutsutud rida perioodiliselt korduvaid elementaarakte. Aktiivne osake võib olla, näiteks, vaba radikaal või aatom. Võimalikud tekkepõhjused: keemiline mehaanika (põrked), radioaktiivne kiirgus, valguskvandi mõju. Ahelreaktsioonid on väga kiired ning tihti lõpevad plahvatusega, kuna kiirus kasvab laviinitaoliselt. Näiteks: ! Ahelreaktsioonis võivad osaleda ka mitmed lisandid: aktivaatorid (ained, mis ise kergesti lagunedes soodustavad ahelreaktsiooni) ja inhibiitorid (ained, mis pidurdavad reaktsiooni). Eristatakse hargnemata ahelaga (elementaaraktis tekib üks aktiivne osake) ja hargnenud ahelaga (elementaaraktis tekib 2 või enam aktiivset osakest) reaktsioone. ! 2. Ensüümkatalüüs. ! En

Meditsiin

doc

Kolloidkeemia eksam

Dispergeeritud süsteeme klassifitseeritakse nii osakeste mõõtmete (jäme-, kolloid-, molekulaardispergeeritud) kui koostisosade agregaatoleku alusel (gaas, vedel, tahke);Lüofoobsed: vastastikmõjud nõrgad, dispersioonikeskkonnaks vesi: hüdrofoobsed süsteemid, lüofiilsed: osakeste vastastikmõjud suured, vesikeskkonna puhul hüdrofiilsed;vabadispersed: puuduvad disperse faasi omavahelised seosed (nim soolid), struktureeritud süsteemid: disperse faasi osakesed moodustavad omavahel suht tugevaid struktuure, omadused lähenevad tahkele ainele ja nim tarreteks ehk geelideks

Füüsikaline keemia ii

docx

Kolloidkeemia

Peenestusmeetodil kasutatakse erinevaid meetodeid peenestamiseks. · Mehaaniline meetod kasutab mehaanilist tööd dispergeerimiseks n. kuulveski (tahke), kolloidveski ning ultraheli (vedel ja tahke) · Elektrikaare meetod ülitugev elektrivool elektroodide vahel aurustab aine, mis seejärel kondenseerub väikeste osakestena · Peptisatsioon nähtus, kus sademele lisatakse pärast sadestumist elektrolüüti ning segatakse ja moodustub kolloid. Selle tekkimise aluseks on osakese pinnal elektrilise kaksikkihi tekkimine, mis stabiliseerib väikest osakest (sadestunud kujul ei ole) Selleks, et pärast peenestamist osakesed kokku ei läheks, kasutatakse surfaktante. Surfaktandid on ained, mis vähendavad vedeliku pindpinevust teise faasi suhtes. Nii vähendavad nad ka pinnaenergiat, sest pinnaenergia sõltub pindpinevusest. Seeläbi võib disp. faasi eripind kasvada e. võib moodustuda stabiilne kolloid.

Füüsikaline ja kolloidkeemia

docx

Kolloidkeemia eksam

Dispergeeritud süsteeme klassifitseeritakse nii osakeste mõõtmete on iooni raadius, seda väikesem on iooni hüdratatsioon. olema lüofiilne 2) sisaldama stabilisaatorit, (milleks võivad olla lahustumatud mille tõttu seep ei pese.35. Seepide olek lahuses. (jäme-, kolloid-, molekulaardispergeeritud) kui koostisosade Adsorbeerunud ioonide hüdratatsioon aga vähendab iooni ja pinna pindaktiivse aine molekulid või elektrolüüdi ioonid). Solubilisatsioon. Lahjades lahustes esinevad seebid molekulidena. agregaatoleku alusel (gaas, vedel, tahke); Lüofoobsed: elektrilist vastumõju

Füüsikaline keemia

Rohkem sarnaseid