Презентация на тему "Поверхностные явления"

Содержание

• 
  Слайд 1

  Поверхностные явления

• 
  Слайд 2
  

  Поверхностные явления – эффекты и особенности поведения веществ, которые наблюдаются на поверхности раздела фаз.

  Поверхностные явления Сорбция Поверхностное натяжение Смачивание Адгезия (когезия) Сосудисто-тромбоцитарный гемостаз АДГЕЗИЯ МЕЖДЕ ПЕТЛЯМИ ТОНКОЙ КИШКИ, ПРИ РАЗЛИТОМ ПЕРИТОНИТЕ, ЧАСТО ЯВЛЯЕТСЯ НАЧАЛОМ ОБРАЗОВАНИЯ СПАЕК. АДГЕЗИЯ МЕЖДУ ПЕТЛЯМИ ТОНКОЙ КИШКИ,

• 
  Слайд 3

  Поверхностная энергия и поверхностное натяжение

  Молекулы на поверхности стремятся «втянуться» внутрь – поверхность раздела уменьшается, а поверхностная энергия увеличивается. В объеме жидкости результирующая сила действия на молекулу равна нулю. В поверхностном слое межмолекулярные силы не уравновешиваются и их равнодействующая не равна нулю. Для выведения молекул на поверхность надо совершить работу.

• 
  Слайд 4

  Физический смысл поверхностного натяжения

  Энергетическая трактовка: поверхностное натяжение равно работе, затраченной на образование единицы поверхности: Силовое определение: поверхностное натяжение – это сила, действующая на поверхности по касательной к ней и стремящаяся сократить ее площадь до min ([Н/м]). При 298 К воды = 71,9610-3 Дж/м2 = 71,9610-3 Н/м. Дж/м2 = Нм/м2 = Н/м.

• 
  Слайд 5
  

  Благодаря поверхностному натяжению капля жидкости в свободном падении принимает сферическую форму.

• 
  Слайд 6

  Факторы, влияющие на поверхностное натяжение

  1) Температура С увеличением температуры  уменьшается. Температура, при которой поверхностное натяжение обращается в ноль называется критической температурой. 2) Природа фазообразующих веществ Правило Ребиндера: чем больше разность полярностей (П) фаз, тем сильнее поверхностное натяжение на границе их раздела. П.А. Ребиндер 1898 – 1972

• 
  Слайд 7

  Изотерма поверхностного натяжения

  3) Природа и концентрация растворенных веществ По влиянию на поверхностное натяжение жидкости все вещества подразделяются на 3 группы: ПАВ, поверхностно-активные – снижают до образования монослоя, ПНВ, поверхностно-неактивные – не влияют на , ПИВ, поверхностно-инактивные – повышают . С ПАВ ПНВ  ПИВ

• 
  Слайд 8
  

  ПИВ - неорганические вещества (электролиты) Ионы хорошо гидратируются, поэтому втягиваются в глубину раствора и усиливают полярные свойства системы. В результате возрастает ΔП для соседних фаз, что, по правилу Ребиндера, приводит к увеличению . Мертвое море в Иордании

• 
  Слайд 9
  

  неполярные части имеют углеводородную структуру (радикал); полярные содержат электрофильные атомы (O, N, S, P и т.д.) – вплоть до образования ими ионов (-СООН, -ОН, -NH2, -NO2, -CHO, -SO2OH и т.д.). Голова полярная часть (гидрофильная) Хвост неполярная часть (гидрофобная) ПАВ - органические вещества дифильного строения

• 
  Слайд 10
  

  Молекулы ПАВ самопроизвольно ориентируются на поверхности раздела фаз. Полярная часть ПАВ Ориентация молекулы ПАВ на поверхности воды Молекулы ПАВ граница раздела воздух вода Неполярная часть ПАВ Ирвинг Ленгмюр (1881 – 1957) Нобелевская премия по химии - 1932

• 
  Слайд 11
  

  В результате уменьшается ΔП для соседних фаз, что, по правилу Ребиндера, приводит к снижению . После образования монослоя (частокол Ленгмюра), т.е. при достижении Сопт,  не изменяется. С  Сопт

• 
  Слайд 12
  

  Действующее вещество - симетикон обладает свойствами ПАВ. уменьшает σ на границе жидкость-газ; способствует слиянию пузырьков газа и разрушению пены. Метеоризм - вздутия живота в результате избыточного образования и скопления газов в ЖКТ.

• 
  Слайд 13
  

  Для того, чтобы легче раздувать альвеолы пленка жидкости на их внутренней поверхности должна иметь низкое поверхностное натяжение. Специальные клетки в альвеолах вырабатывают «мыльные» молекулы (сурфоктанты), но при инфекционных заболеваниях их синтез нарушается и тогда …

• 
  Слайд 14
  

  поверхностное натяжение внутриальвеолярной жидкости велико: альвеолы сплющиваются и заполняются жидкостью, кислород не заходит внутрь и не переходит в кровь

• 
  Слайд 15
  

  Острую дыхательную недостаточность, включая АТИПИЧНУЮ ПНЕВМОНИЮ (SARS), можно лечить, вдыхая искусственный сурфактант … и если синтез сурфактанта нарушен у новорожденного

• 
  Слайд 16
  

  Действие ПАВ в средствах гигиены и бытовой химии

• 
  Слайд 17
  

  Количественной мерой способности ПАВ понижать поверхностное натяжение на границе раздела фаз служит поверхностная активность (g): , (Джм/моль) g – понижение поверхностного натяжения раствора при изменении концентрации ПАВ на единицу. Поверхностная активность зависит от хим. структуры веществ: природы полярной и строения неполярной частей молекулы.

• 
  Слайд 18
  

  Правило Дюкло – Траубе: в рядах предельных жирных кислот и спиртов при удлинении цепи на одну СН2– группу поверхностная активность гомолога в водном растворе увеличивается в 3 – 3,5 раза. g(HCOOH)

• 
  Слайд 19
  

  аБсорбция - самопроизвольный процесс поглощения вещества (абсорбтива) всем объемом абсорбента аДсорбция- самопроизвольный процесс накопления вещества (адсорбтива) на поверхности адсорбента

• 
  Слайд 20

  Адсорбция на подвижных границах(жидкость – газ; жидкость – жидкость)

  Величину адсорбции в растворах можно определить по изменению . Адсорбция растворенных веществ на поверхности жидких адсорбентов описывается уравнением Гиббса.

• 
  Слайд 21

  Изотерма адсорбции Гиббса

  Уравнение адсорбции Гиббса: Для ПАВ:  0; Г > 0 – адсорбция положительна. Для ПИВ:  > 0; g

• 
  Слайд 22
  

  Адсорбция на неподвижных границах (твердое тело – газ;твердое тело – раствор)

  Пигментированные фиссуры зуба После герметизации Причиной адсорбции на твердых телах является нескомпенсированность силовых полей молекул, в зонах деформации (активных центрах). Адсорбцию разделяют на физическую и химическую.

• 
  Слайд 23
  

  Физическая адсорбция(ФАд) возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий и происходит на активных центрах (во впадинах поверхности). Химическая адсорбция (хемосорбция) (ХАд)осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата и приходится на выступы рельефа поверхности. Различия: 1. ФАд – обратима, а ХАд – необратима; 2. С увеличением t величина ФАд уменьшается, а ХАд увеличивается. Активные центры физической (а) и химической (б) адсорбции

• 
  Слайд 24
  

  Адсорбция (Г) на подвижной и неподвижной границах раздела описывается уравнением Ленгмюра Г∞ – предельная адсорбция; b – const, равная отношению констант скоростей десорбции и адсорбции.

• 
  Слайд 25

  Адсорбция газов на твердой поверхности

  Зависит от: природы поверхности: - неполярные (гидрофобные) – сажа, актив. уголь, тальк; - полярные (гидрофильные) – силикагель, алюмогель, глины, цеолиты. 2) площади поверхности. Адсорбент тем эффективнее, чем больше измельчение и пористость. Полярные вещества лучше адсорбируются на полярных адсорбентах

• 
  Слайд 26
  

  3) природы поглощаемого газа или пара. Лучше адсорбируется тот компонент, который легче сжижается (больше Ткип). 4)температуры. С повышением t адсорбция газов уменьшается.

• 
  Слайд 27
  

  ИЗОБРЕТЕНИЕ, КОТОРОЕ СПАСЛО ТЫСЯЧИ ЖИЗНЕЙ В 1915 году русский химик-органик, академик АН СССР ЗЕЛИНСКИЙ Н.Д. с инженером КУММАНТОМ А. изобрели ПРОТИВОГАЗ Зелинский Н.Д. (1861 – 1953)

• 
  Слайд 28
  

  Отличие от адсорбции газов – это конкуренции между растворителем и растворенным веществом за возможность адсорбироваться на поверхности твердого адсорбента. растворенное вещество растворитель молекула газа

• 
  Слайд 29

  Молекулярная (неэлектролитов) адсорбция

  Зависит от: 1) природы адсорбента. Полярные адсорбенты поглощают полярные вещества. 2) природы растворителя. Чем хуже растворитель смачивает поверхность и чем хуже растворяет вещество, тем лучше адсорбция растворенного вещества. 3) температуры. При повышении t адсорбция веществ из растворов уменьшается.

• 
  Слайд 30

  Адсорбция ионов из растворов

  в зависимости от природы адсорбента подразделяется на ионную адсорбцию и ионнообменную адсорбцию

• 
  Слайд 31

  Ионная адсорбция

  По сравнению с молекулярной адсорбцией более сложный процесс. В растворе 3 видачастицконкурирующихза возможность адсорбироваться на поверхности твердого адсорбента. анион растворитель катион

• 
  Слайд 32
  

  Зависит от: 1) природы адсорбента. Чем более полярный адсорбент, тем лучше адсорбция ионов. 2)природы иона: а) чем больше rиона, тем меньше адсорбция; Ионы одинакового заряда можно расположить в лиотропные ряды: Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+ Cl- > Br- > NO3- > SCN- > OH- уменьшение гидратации, усиление адсорбционных свойств б)чем больше zиона, тем сильнее адсорбция

• 
  Слайд 33
  

  Избирательная адсорбция ионов правило Панета – Фаянса Например: на AgI могут адсорбироваться Ag+ и I-, а также изоморфные ионы: Cl-, Br-, CN-, CNS-. Обязательным является условие образования труднорастворимого соединения. Фридрих Адольф Панет 1887 – 1958 на кристаллической поверхности адсорбируются те ионы, которые способны достроить кристаллическую решетку и дают труднорастворимое соединение с ионами, входящими в кристалл. Казимир Фаянс 1887 – 1975

• 
  Слайд 34

  Ионообменная адсорбция

  Ионообменная адсорбция – процесс, при котором твердый адсорбент обменивает свои ионы на ионы того же знака из жидкого раствора. Сорбенты, способные к обмену ионов, называют ионообменниками или ионитами. Ионообменные смолы – нерастворимые ВМС, способные набухать в водных растворах, поглощая значительное количество воды, и высвобождать ионы в процессе электролитической диссоциации.

• 
  Слайд 35
  

  Катиониты – нерастворимые многоосновные кислоты; обменивают катионы. R – SO3-H+ Аниониты - нерастворимые многоатомные основания; они обменивают анионы. R – N(CH3)3+ – OH- Амфортерные иониты содержат и катионные и анионные обмениваемые группы. H+SO3-– R– N(CH3)3+OH-.

• 
  Слайд 36
  

  Схема ионообменного процесса на катионите :R–SO3–H+ + NaCl  R–SO3–Na+ + HCl анионите: R–N(CH3)3–OH- + HCl  R–N(CH3)3–Cl- + H2O + NaCl Na+ HCl HCl Cl- H2O H2O R–SO3–H+ R–N(CH3)3+–OH- Cl- H+ H+ H+ OH- Cl-

• 
  Слайд 37

  Адсорбционные процессы, используемые в медицине

  Адсорбционная терапия применяется для удаления токсинов и вредных веществ из ЖКТ (адсорбенты: Al(OH)3, МgO,AlPO4входят в состав алмагеля, фосфалюгеля и др.). Активированный уголь – адсорбент газов (при метеоризме), токсинов (при пищевых токсикоинфекциях), алкалоидов и солей тяжелых металлов (при отравлениях). Гемосорбция используется для удаления из крови крупных молекул токсических веществ, вирусов, бактерий (углеродные сорбенты, иммуносорбенты, ионообменные смолы).