Методические указания и контрольные задания по химии для студентов заочного обучения инженерно-технических (нехимических) специальностей (стр. 24 )

305.  Сополимеры. Классификация сополимеров. Примеры.

306.  Процесс полимеризации. Механизм, способы инициирования, примеры реакции. Важнейшие полимеры, получаемые реакцией полимеризации.

307.  Процесс поликонденсации. Раскройте механизм поликонденсации на примере получения фенол - формальдегидных смол.

308.  Отличия процессов полимеризации и поликонденсации.

309.  Классификация полимеров по строению макромолекулы.

310.  Особенности химических реакций полимеров. Классификация химических процессов в полимерах, примеры.

311.  Реакции сшивания полимеров (отверждение, вулканизация). Механизм и регулирование процесса, изменение физико – химических свойств в ходе реакции сшивания.

312.  Три физических состояния аморфных полимеров. Температурные интервалы перехода из одного состояния в другое; изменение физико – химических свойств при этом.

313.  Диффузия в полимерах. Растворимость полимеров. Процесс набухания. Структура растворов полимеров.

314.  Механические свойства полимеров. Деформационные свойства полимеров. Упругая и неупругая деформации. Релаксационные процессы.

315.  Деструкция полимеров. Основные виды деструкции. Стабилизация полимеров.

316.  Полиэтилен. Способы получения, уравнение процесса. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

317.  Акрилаты. Классификация. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах. Полиметилметакрилат: получение, уравнение процесса.

318.  Поливинилхлорид и поливинилацетат. Получение. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

319.  Полиуретаны. Получение. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

320.  Полистирол. Получение. Физико – химические свойства, области применения в строительных материалах.

2.8. Дисперсные системы.

Для ответов на контрольные вопросы рекомендуем воспользоваться литературой 4, 9, 12, 16

Дисперсная система (ДС) – это система, в которой хотя бы одно вещество находится в раздробленном состоянии. Степень измельчения вещества характеризуется степенью дисперсности - величина обратная размеру частиц.

По степени дисперсности все ДС располагаются в непрерывный ряд:

Название	r, см > 10-3 10-4 ¸ 10-5 10-5 ¸ 10-7 <10-7
Гетерогенные cистемы Гомогенные системы	1.Грубодисперсные 2.Микрогетерогенные 3.Высокодисперсные (коллоиды, золи) 4. Молекулярнодисперсные (истинные растворы)

В гетерогенных ДС между дисперсной фазой (раздробленные частицы) и дисперсионной средой (сплошная среда) имеется поверхность раздела. Чем больше дисперсность, тем больше площадь этой поверхности.

Пример 1. Вычислить дисперсность, удельную и общую площадь поверхности частиц золя, полученного при дроблении 0,5 г вещества на частицы шарообразной формы диаметром . Плотность вещества 19320 кг/м3.

Решение: Степень дисперсности - величина обратная размеру частиц.

Удельная поверхность Sуд равна отношению площади поверхности раздробленных частиц S к объему дисперсной фазы V или ее массы m.

Для сферических частиц с радиусом r:

Находим объем вещества:

Находим общую площадь поверхности:

И удельную площадь, отнесенную к массе:

ДС классифицируют по агрегатному состоянию дисперсной фазы и среды: суспензии, лиозоли (Т-Ж), эмульсии (Ж-Ж), пены (Г-Ж), гели (Ж-Т), сплавы, солеозоли (Т-Т), твердые пены (Г-Т), и две разновидности аэрозолей (Т-Г и Ж-Г), где Т, Ж, Г - твердое, жидкое и газообразное тела.

Существуют лиофильные системы, в которых частицы имеют тесную связь с растворителем, и лиофобные, в которых частицы практически не растворяются в растворителе. Лиофильные системы являются термодинамически устойчивыми и образуются самопроизвольно. Лиофобные золи получают путем дробления частиц, исходя из грубодисперсных систем – диспергирование, или же путем агрегации из более мелких частиц - конденсация. В обоих случаях получаемая лиофобная ДС должна быть стабилизирована. Это достигается адсорбцией на поверхности частиц дисперсной фазы ПАВ (коллоидная защита) или ионов электролита-стабилизатора. Стабилизатор создает механический или электростатический барьер на поверхности частиц, препятствующий их слипанию.

Пример 2. Золь иодида серебра получен при добавлении к 30 мл 0,006 М раствора 40 мл 0,004 М раствора . Определить заряд частиц полученного золя и написать формулу его мицеллы. Какой электролит является стабилизатором для данного золя?

Решение: Золь получен методом конденсации по реакции обмена:

Нерастворимые молекулы хлорида серебра образуют ядро коллоидной частицы . Для того чтобы вместо осадка образовался коллоидный раствор, необходимо условие: один из реагентов должен быть в избытке. Рассчитаем число молей нитрата серебра и иодида калия:

т. к. > следовательно, взят в избытке и является стабилизатором.

Согласно правилу избирательной адсорбции Пескова – Фаянса, на поверхности ядра будут адсорбироваться ионы и частицы золя приобретают отрицательный заряд. Противоионами являются катионы . В целом мицелла нейтральна. Мицелла имеет строение:

,

где - ядро; - гранула; - потенциалопределяющие (зарядообразующие) ионы, каким будет заряд этих ионов, таким будет и заряд гранулы; - адсорбционный слой – неподвижный; - диффузный слой, подвижный.

Заряд коллоидных частиц можно установить экспериментально. Под действием постоянного электрического поля наблюдается перемещение гранул к противоположно заряженному электроду, диффузный слой передвигается в обратном направлении, увлекая за собой среду. Это явление называется электрофорез. Таким образом, приведенная в примере 2 гранула имеет отрицательный заряд и при электрофорезе движется к аноду, а среда – к катоду.

В случае неподвижных частиц, передвигается только диффузный слой, это явление называется электроосмос.

Если заряд коллоидной частицы уменьшить до некоторого минимума, то устойчивость коллоидного раствора нарушится, произойдет слипание и соединение частиц в более крупные агрегаты – коагуляция (коалесценция) и их осаждение - седиментация. Коагуляция золя происходит при добавлении электролита, добавлении противоположно заряженного золя, изменении температуры и др.

Коагуляция электролитами происходит по определенным правилам:

1.  Коагуляция начинается при определенной концентрации электролита. Минимальная концентрация электролита, вызывающая в системе коагуляцию, называется порогом коагуляции .Иногда вместо порога коагуляции используют величину γ, называемую коагулирующей способностью: .

2.  Коагуляцию вызывают ионы - коагулянты, противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам и заряду гранулы.

3.  Порог коагуляции обратно пропорционален шестой степени заряда коагулирующего иона. По правилу Шульце-Гарди пороги коагуляции одно-, двух-, трех-, четырехзарядных ионов соотносятся как:

Соответственно коагулирующая способность подчиняется следующему соотношению:

Пример 3. Пороги коагуляции некоторого золя электролитами равны соответственно 50,0; 0,8; 49,0 ммоль/л. Как относятся между собой величины коагулирующих способностей этих веществ? Укажите коагулирующие ионы. Каков знак заряда коллоидной частицы?