SlideShare a Scribd company logo
Дисперсные системы.
Поверхностные явления.
Комплексные соединения
  Доц. к.т.н. Петрова Елена Александровна
 Московский Государственный Строительный
                 Университет




                                    http://chemistry.do.am
Основные вопросы
1. Дисперсные системы. Коллоидные растворы
2. Поверхностные явления. Адсорбция
3. Комплексные соединения
Основные понятия
1. Дисперсные системы.

                              Дисперсные системы

Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде
очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого.


                         Компонеты дисперсных систем



               Дисперсионная среда        Дисперсионная фаза


             Выполняет роль              Выполняет роль
             растворителя                растворимого вещества
Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям фаз

Распределенное           Среда             Условное            Пример
   вещество                               обозначение
      газ                 газ                 Г+Г            Смесь газов
   жидкость               газ                Ж+Г                туман
Твердое вещество          газ                 Т+Г                дым
      Газ              жидкость              Г+Ж           Кислород в воде,
                                                                пены
   Жидкость            жидкость              Ж+Ж             Спирт в воде
Твердое вещество       жидкость              Т+Ж              Соль в воде
      газ          Твердое вещество           Г+Т         Раствор водорода в
                                                               палладии
   жидкость        Твердое вещество          Ж+Т          Жемчуг
                                                          (мельчайшие капли
                                                          воды распылены в
                                                          массе карбоната
                                                          кальция)

Твердое вещество   Твердое вещество           Т+Т               сплавы
Классификация дисперсных систем по степени раздробленности (дисперсности)


Размер частиц               название                     Устойчивость
    > 10-5 м            грубодисперсные         Эти системы неустойчивы, т.к.
                                                размер частиц велик по
                                                сравнению с размерами
                                                молекул. Распределенное
                                                вещество быстро оседает или
                                                поднимается вверх. Такие
                                                малоустойчивые системы
                                                называются взвесями.

от 10-5 до 10-7 м       тонкодисперсные         Устойчивые коллоидные
                      (микрогетерогенные)       растворы (золи).
от 10-7 до 10-9м           Коллоидные           Очень устойчивые системы, не
                    (ультрамикрогетерогенные)   разделяются при долгом
                                                стоянии. Называются
                                                молекулярными или истинными
                                                растворами.
                                                Например: газированная или
                                                морская вода
В зависимости от агрегатного состояния распределенного
  вещества взвеси подразделяются на:
                               взвеси
Суспензии                         Эмульсии
Образуются при распределении      Состоит из двух несмачивающихся
твердых частиц в жидкости         жидкостей (растительное масло в воде,

Например:                         Например:
краски, пасты, золи, латексы      молоко, нефть, сливочное масло,
                                  маргарин
Коллоидные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых
составляет 10-7 – 10-9 м.

Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т.е. наличием поверхностей
раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы.

                                  Коллоидные системы



         Лиофобные коллоидные                      Лиофильные коллоидные
               растворы                                  растворы

К лиофобным коллоидам относятся системы, в   растворы высокомолекулярных соединений
которых частицы дисперсной фазы слабо        (ВМС)
взаимодействуют с дисперсионной средой;
                                             Растворы ВМС образуются самопроизвольно
эти системы могут быть получены только с     благодаря сильному взаимодействию частиц
затратой энергии и устойчивы лишь в          дисперсной фазы с дисперсионной средой и
присутствии стабилизаторов.                  способны сохранять устойчивость без
                                             стабилизаторов.
Структурная единица - сложный
многокомпонентный агрегат переменного
состава – мицелла                            Структурная единица - макромолекула
Методы получения лиофобных коллоидов




  Дисперсионные
     методы                      Методы              Метод пептизации
                               конденсации
основаны на
раздроблении                                        процесс
                            Основаны на
твердых тел до                                      расщепления
                            понижении
частиц коллоидного                                  коагулировавшего
                            растворимости
размера                                             золя на первичные
                            компонентов
                                                    частицы – процесс,
                                                    противоположный
                            Метод замены
                                                    коагуляции.
                            растворителя

                            Методы
                            химической
                            конденсации
Метод замены растворителя
Сущность метода:

Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в
коллоидное состояние при замене одного растворителя другим.

В качестве примера можно привести получение золя канифоли, которая не
растворяется в воде, но хорошо растворима в этаноле.

При постепенном добавлении спиртового раствора канифоли к воде происходит
резкое понижение растворимости канифоли, в результате чего образуется
коллоидный раствор канифоли в воде.
Метод химической конденсации
Сущность метода:
Метод основан на проведении химических реакций, сопровождающихся
образованием нерастворимых или малорастворимых веществ.

Для этой цели используются различные типы реакций – разложения, гидролиза,
окислительно-восстановительные и т.д.

Так, красный золь золота получают восстановлением натриевой соли золотой
кислоты формальдегидом:



Золи могут быть получены результате реакций ионного обмена, в результате которых
выделяется нерастворимая соль.
 Например, золь иодида серебра
Процесс гидролиза различных солей может приводить к
образованию коллоидных растворов нерастворимых
гидроксидов или кислот;
например, золь гидроксида железа(III)
Реакция:
1) FeCl3+ HOH = FeOHCl2 + HCl
2) FeOHCl2 + HOH = Fe(OH)2Cl+ HCl
3) Fe(OH)2Cl + HOH = Fe(OH)3 + HCl




                   По реакции гидролиза
                          солей
Строение мицеллы золей


Потенциалопределяющий ион
должен отвечать двум
требованиям:

  находиться в избытке
  должен входить в состав ядра.

                            Правило Панета-Фаянса
Строение коллоидной мицеллы
Рассмотрим строение коллоидной частицы (мицеллы) и
образование в ней двойного электрического слоя на примере
золя иодида серебра AgI. Этот золь можно получить при
взаимодействии иодида калия KI с нитратом серебра AgNO3:

AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3.

Здесь возможны 2 случая:

1) [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра
2) [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия
1. [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра
 AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3                                            Ag+ - потенциалоопределяющий ион




                           -         -
                  -                              -                    Диффузный слой
                                -    -
          -            -       + +       +
                                             -       -                противоионов
                                  -
          -           - + AgI +
                          +     +
                                  -                                  Адсорбционный слой
              -          - + + -                     -
                                                                     противоионов
                            - -
                       -          -
                              -
                                                                    ядро



 { [AgI]m         nAgI+ (n-x)NO3- }х+ хNO3-                                Гранула заряжена положительно.
   Ядро               Адсорбционный слой                 Диффузный слой
                                                                           В целом мицелла электронейтральна

                      Гранула
1. [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия
 AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3                              I– - потенциалоопределяющий ион



                   +        +
               +                +                     Диффузный слой
                        + +
         +         +-   -  +-       +                 противоионов
                            +
         +      + - AgI -
                   -     -
                             +                        Адсорбционный слой
         +        + - - +           +
                                                      противоионов
                     + +
                 +           +
                       +
                                                     ядро


{[AgI]m nI- (n-x)K+ }х- . хK+                               Гранула заряжена отрицательно.
  Ядро       Адсорбционный слой     Диффузный слой
                                                            В целом мицелла электронейтральна

             Гранула
Между "+" заряженной гранулой и диффузионным слоем возникает двойной
электрический слой - разность потенциалов, названная электрокинетическим
потенциалом или дзета-потенциалом ζ.

Это составная часть термодинамического потенциала ε - разности потенциалов между
зарядом потенциалопределяющих ионов и всех противоионов адсорбционного и
диффузионного слоев.
ζ<ε.



К - const, зависящая от формы частиц (для сферических равна 6, для цилиндрических - 4);
η - вязкость среды;
D - диэлектрическая const среды;
Е - градиент электрического поля;
u - средняя скорость частиц под действием электрического тока.

Если гранула не имеет заряда, ζ = 0. Такое состояние коллоидной системы называется
изоэлектрическим.

Значение ζ зависит от количественного распределения противоионов между вторым
адсорбционным слоем и диффузионным слоем.

Чем меньше противоионов в адсорбционном слое, тем больше ζ и тем ближе он становится по
значению к ε.
Напишите формулу мицеллы золя, если в избытке
 хлорид железа.
 FeCl3 + 3NaOH                  Fe(OH)3 + 3NaCl
  Потенциалоопределяющий ион        Fe3+
  Противоионы адсорбционного слоя      Cl-
  Противоионы диффузного слоя          Cl-

По правилу Панета-Фаянса адсорбироваться на поверхности Fe(OH)3 будут
ионы Fe3+ - это потенциалопределяющие ионы.

       Формула мицеллы:

         m Fe(OH)3 Fe3+3 (n-x)Cl-            +3x3xCl-
Коагуляция лиофобных коллоидов
Коагуляция – самопроизвольный процесс уменьшения степени
дисперсности дисперсной фазы (т.е. объединение частиц в
более крупные агрегаты)

Агрегативная устойчивость - способность сохранять степень
дисперсности.
Агрегативная устойчивость золей обусловлена:

1) снижением поверхностной энергии системы благодаря наличию на
   поверхности частиц дисперсной фазы двойного электрического слоя

2) наличием для коагуляции в виде электростатического отталкивания
   частиц дисперсной фазы, имеющих одноименный электрический заряд.
Факторы коагуляции:

• прибавлением электролитов,
• нагреванием или замораживанием,
• механическим воздействием и др.


Наиболее важным и изученным фактором
коагуляции гидрофобных коллоидов является
воздействие на них растворов электролитов
1 стадия – скрытая коагуляция

На этой стадии частицы укрупняются, но еще не теряют своей
седиментационной устойчивости.

2 стадия - явная коагуляция

На этой стадии частицы теряют свою седиментационную
устойчивость. Если плотность частиц больше плотности
дисперсионной среды, образуется осадок.
Правила коагуляции
1. Все сильные электролиты, добавленные к золю в
достаточном количестве, вызывают его коагуляцию.

Минимальная концентрация электролита, при которой
начинается коагуляция, называется порогом коагуляции Ck.

Иногда вместо порога коагуляции используют величину VK,
называемую коагулирующей способностью. Это объем золя,
который коагулирует под действием 1 моля электролита:


т.е. чем меньше порог коагуляции, тем больше коагулирующая
способность электролита.


                Первое правило коагуляции
2. Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а
только тот ион, заряд которого совпадает по знаку с зарядом
противоиона мицеллы лиофобного золя.
Этот ион называют ионом–коагулянтом.
3. Коагулирующая способность иона–коагулянта тем больше,
чем больше заряд иона.

Правило устанавливает, что коагулирующие силы иона тем больше, чем больше его
валентность.
Коагулирующая способность иона при одинаковом заряде тем больше, чем больше
его кристаллический радиус.
Для однозарядных неорганических катионов коагулирующая способность убывает в
следующем порядке:


                                                  Лиотропный ряд


       Второе и третье правила коагуляции
      (объединены в правило Шульце-Гарди)
2. Поверхностные явления. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение
жидкостей.

Поверхностные явления - процессы, происходящие на границе раздела фаз.

                                   Свойства участка фазы, примыкающего к её поверхности,
                                   отличаются от свойств фазы в объеме:
                                   1. частицы расположенные в объеме каждой фазы
                                      взаимодействуют только с однородными частицами.
                                   2. частицы, расположенные на поверхности
                                      взаимодействуют как с однородными частицами, так и с
                                      частицами другого рода.

                                   Поэтому средняя энергия gs частицы, находящейся на
                                   поверхности раздела фаз, отличается от средней энергии
                                   частицы в объеме фазы gv (причем энергия частицы на
                                   поверхности может быть как больше, так и меньше энергии
                                   частицы в объеме).

Поэтому важнейшей характеристикой поверхностной фазы является поверхностная энергия Gs – разность
средней энергии частицы, находящейся на поверхности, и частицы, находящейся в объеме фазы, умноженная
на число частиц на поверхности N:
Виды поверхностей раздела фаз. Поверхностное натяжение

                            Поверхности раздела фаз



                подвижные                             неподвижные

 между жидкостью и газом (Ж-Г) и двумя    между твердым телом и газом (Т-Г),
 несмешивающимися жидкостями (Ж-Ж)        твердым телом и жидкостью (Т-Ж)

Для характеристики поверхности раздела, отделяющей данную фазу от
другой, вводится понятие поверхностное натяжение σ – отношение поверхностной
энергии к площади поверхности раздела фаз;
Примеры явлений поверхностного натяжения
Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение
растворителя называется поверхностной активностью.
Способность вещества концентрироваться на границе раздела фаз называется
адсорбцией.




                                                  Зависимость поверхностного
                                                    натяжения растворов от
                                                         концентрации
                                      А>0



                                        А<0



                                      А=0
Примеры веществ с точки зрения поверхностной активности


         Вещества                           Классы соединений

      Поверхностно-           Спирты; карбоновые кислоты; сложные эфиры;
      активные в-ва                             амины
          (ПАВ)
      Поверхностно-             Неорганические кислоты; соли; основания;
     инактивные в-ва                аминоуксусная кислота (глицин).
         (ПИВ)
      Поверхностно-
     неактивные в-ва                             Сахароза
          (ПНВ)


В строительстве ПАВ применяют для получения устойчивых эмульсий, суспензий и
пен. В этом случае нужно снижать поверхностное натяжение жидкостей, иначе
системы будут неустойчивыми.
Дифильное строение молекулы ПАВ:
Это значит, что они содержат одновременно полярную группу и неполярный
углеводородный радикал.

 Молекула ПАВ состоит из:
  неполярной гидрофобной углеводородной группы (“хвост”)
  полярной гидрофильной группы (“голова”):
         -ОН, -СООН, -С(О)-О,-NН2; -SО3H.
   “хвост”                 “голова”     Расположение таких молекул в
                                        поверхностном слое энергетически
                                        наиболее выгодно при условии ориентации
                                        молекул полярной группой к полярной фазе
при повышении концентрации              (полярной жидкости), а неполярной – к
происходит насыщение                    неполярной фазе (газу или неполярной
адсорбционного слоя и на                жидкости).
поверхности раздела фаз
образуется слой "вертикально"
ориентированных молекул ПАВ
Правило Траубе-Дюкло:
При удлинении цепи на группу -СН2 - в гомологическом ряду
способность к адсорбции возрастает в 3,2 раза.



             σ


                                           НСООН

                                           СН3СООН

                                           СН3СН2СООН

                                           СН3СН2СН2СООН
                                       с
3. Адсорбция

Адсорбция – процесс концентрирования вещества из объема фаз на поверхности
раздела между ними.

                Основные понятия                           Пример
 Сорбент – поглощающее вещество                     Активированный
                                                    уголь
 Сорбтив (сорбат) – поглощаемое вещество            Изоамиловый спирт
    Сорбция – поглощение твёрдым телом или жидкостью вещества из
                         окружающей среды
 Адсорбция (частный случай сорбции) –        Процесс поглощения
 поглощение поверхностным слоем твёрдого или изоамилового спирта
 жидкого сорбента                            поверхностью
                                             активированного
                                             угля
 Абсорбция (частный случай сорбции) –               разделение газовых
 поглощение вещества всей массой жидкого или        смесей , улавливание
 твердого сорбента                                  вредных веществ
                                                    (H2S, CO, влага)
Адсорбция




         Физическая адсорбция                        хемосорбция

молекулы поглощаемого вещества (адсорбата)      молекулы поглощаемого вещества
удерживаются поверхностью поглотителя           образуют поверхностное химическое
(адсорбента) слабыми молекулярными силами       соединение.
(силами Ван-дер-Ваальса).
                                                Хемосорбция – обычно необратимый
                                                процесс.
                                                Пример:
                                                очистка газовоздушной смеси от
                                                сероводорода путем применения
                                                мышьяковощелочного, этаноламинового и
                                                других растворов
Адсорбция на границе твердое тело-раствор
Здесь одновременно с адсорбцией растворенного вещества часто происходит и
адсорбция растворителя.
Молекулы ПАВ при адсорбции на твердом адсорбенте ориентируются на его
поверхности так, чтобы полярная часть молекулы была обращена к полярной фазе, а
неполярная – к неполярной.

    При адсорбции алифатических
карбоновых кислот из водных растворов
на неполярном адсорбенте
(активированном угле) молекулы                                          Ориентация молекул
ориентируются углеводородными                                    ПАВ      на    поверхности
                                                                 активированного угля
радикалами к адсорбенту.
    При адсорбции из бензола
(неполярный растворитель) на
полярном адсорбенте – силикагеле –
ориентация молекул кислоты будет
обратной.
                                                                    Ориентация молекул ПАВ
Чем больше площадь поверхности, тем сильнее адсорбция.       на поверхности силикагеля
Адсорбция зависит от температуры (↑t, ↓адсорбция, т.к.
уменьшается энергия активации).
Адсорбция из растворов электролитов




             Обменная                                 Специфическая


процесс обмена ионов между        На поверхности твердой фазы ионов какого-
раствором и твердой фазой, при    либо вида не сопровождается выделением в
котором твердая фаза              раствор эквивалентного числа других ионов
поглощает из раствора ионы        того же знака; твердая фаза при этом
какого-либо знака (катионы либо   приобретает электрический заряд. Поэтому
анионы) и вместо них выделяет в   группируется эквивалентное число ионов с
раствор эквивалентное число       противоположным зарядом, т.е. образуется
других ионов того же знака.       двойной электрический слой.
                                  Правило Пескова-Фаянса:
Пример: метод ионного обмена      На поверхности кристаллического твердого тела из
(ионообменная хроматография)      раствора электролита специфически адсорбируется
предназначена для разделения      ион, способный достраивать его кристаллическую
веществ                           решетку или может образовывать с одним из ионов,
                                  входящим в состав кристалла, малорастворимое
                                  соединение.
Сущность ионообменной хроматографии

                                       Фазы системы



                       Неподвижная                         Подвижная (ПФ)
                           (НФ)


                 Неподвижной фазой обычно         Подвижная фаза представляет
                 служит твёрдое вещество (его     собой жидкость или
                 часто называют сорбентом) или    газ, протекающий через НФ
                 плёнка жидкости, помещённая на
                 твёрдое вещество


Разделение веществ основано на распределении компонентов между двумя фазами –
неподвижной (НФ) и подвижной (ПФ).
Ионообменная хроматография основана на явлении обменной сорбции

Сорбция - процесс, связанный с накопление того или иного компонента в
неподвижной фазе или на границе раздела фаз

В ионообменной хроматографии НФ (сорбент) называют ионообменником


                                          При пропускании раствора,
                                          содержащего электролиты, через
                                          ионообменник происходит обратимый
                                          обмен ионов, находящихся в растворе,
                                          на ионы, входящие в состав
                                          ионообменника.
                                          Разделение ионов связано с различной
                                          способностью к обмену ионов
                                          раствора, проходящего через
                                          ионообменник.
Ионообменные материалы


    Неорганические                         Органические

•оксид алюминия                       ионообменные смолы на основе
•слабокислые алюмосиликаты;           полистирола
•слабоосновные (оксиды, гидроксиды)
алюмосиликаты,                        Матрица состоит из трехмерных ВМС (полистирол,
                                      фенолформальдегидная смола).
•гидроксид циркония, оксид алюминия
                                      Гранулы состоят из длинноцепных макромолекул
                                      полистирола, связанных редкими «мостиками» того
Горные породы                         же состава.

                                      Сами гранулы полистирола являются инертными в
                                      отношении ионного обмена и представляют собой
                                      полимерную матрицу ионита.

                                      Для того чтобы инертную полимерную матрицу
                                      сделать активной для ионного обмена, её
                                      необходимо обработать химическими реагентами,
                                      например, концентрированной серной кислотой.
Классификация ионообменных материалов по активному иону



        катионообменники                                         анионообменники
являются специально синтезированными                    Анионообменники содержат в своей структуре
полимерными материалами, нерастворимыми в воде          ионогенные группы основного характера:
веществами, содержащими в своей структуре
ионогенные группы кислотного характера:                 ОН–, -N(CH3)3+; и др.
                                                        Их химические формулы схематически представляют :
 -SO3H - сульфогруппа; -COOH - карбоксильная группа и   R-NH3OH или R-OH; R-NH3F или R-F
др.
R-SO3H; R-SO3Na или R-H и R-Na                          (анионообменники могут находиться в двух формах: в
                                                        основной форме и в солевой форме).
(катионообменники могут находиться в двух формах: в
водородной форме и в солевой форме)



Kатионообменную реакцию можно записать в                Анионообменная реакция протекает по
таком виде:                                             схеме:
 RH+ Na+ = RNa + H+                                      R-OH + F– = RF + OH–

Обмен ионов происходит в строго эквивалентных количествах! Именно поэтому,
возможно количественное определение веществ в данном методе.
Реакцию обмена между ионами одинакового заряда схематично можно записать так:


 A    B          A    B          Соотношение концентраций обменивающихся ионов в
                                 растворе и в фазе сорбента определяется константой
                                 ионообменного равновесия К обм
А и В – ионы в подвижной фазе;
А и В в фазе ионообменника


Применим к данному равновесию закон действия масс:
К обм = АА∙Ав / АА∙Ав ,

где
К обм - константа ионного обмена
Аа и Ав – активность ионов в подвижной фазе
Аа и Ав активность ионов в фазе ионообменника


ионообменник поглощает ионы из раствора, выделеляя в него эквивалентное число
других ионов с зарядом того же знака.

Между катионообменником и раствором происходит обмен катионами, между
анионообменником – обмен анионами
Регенерация ионообменника
Процесс восстановления обменной емкости ионита называется регенерацией



      Регенерация катионитов               Регенерация анионитов

  если после завершения               Аниониты регенерируют щелочью
  ионного обмена на катионит
  подействовать кислотой, то он
  регенерируется и вновь
  переходит в активную
  водородную форму:
Применение ионообменных смол




Умягчающие
картриджи для     Умягчающие воды методом
воды              ионного обмена
3. Комплексные соединения

 Комплексообразование происходит во всех случаях, когда из менее сложных
 систем образуются более сложные системы.

 Комплексным называется такое соединение, в узлах кристаллической решетки
 которого находятся комплексные ионы, способные к существованию и в растворе.

  Комплексный ион
 При диссоциации комплексных соединений образуются положительно или отрицательно заряженные
 сложные комплексные ионы, называемые комплексами.
                               Комплексные ионы обычно заключают в квадратные скобки. Эти ионы
                               составляют внутреннюю сферу комплексного строения.
                               Другая его часть называется внешней сферой.

   Комплексный ион (комплекс) состоит из центрального атома,
находящегося в той или иной степени окисления, вокруг
которого координируется определенное число других частиц
(атомов, ионов или молекул). Таким образом, этот центральный
атом комплекса называется комплексообразователем, а частицы,
координирующиеся вокруг комплексообразователя - лигандами.
   Комплексообразователями могут быть как металлы, так и
неметаллы.                                                        Заряд комплексного иона определяется как алгебраическая
                                                               сумма зарядов (степеней окисления) комплексообразователя и
                                                               лигандов. Например, в случае иона [ Z n (C N 4 )] x заряд можно
                                                               рассчитать как х    2   4 ( 1)    2.
Координационное число
Число, показывающее, сколько лигандов (атомов, ионов или молекул) присоединено к данному
комплексообразователю, называется его координационным числом.

   Например,      в    случае     соединения      K [A u (C N ) 2 ]
координационное число иона Au равно 2.

Координационные числа зависят от:
1) от природы комплексообразователя и лигандов;
2) от объемов комплексообразователя и лигандов;
3) от возможности поляризационных взаимодействий между
комплексообразователем и лигандами;
4) от температуры и др.

 Повышение температуры способствует проявлению данным
 комплексообразователем более низкого координационного числа.
Диссоциация комплексных ионов




                                                                                                константы распада, или
                                                                                                константы нестойкости Кн
                                                                                                комплексных ионов



                                 Чем меньше значение константы нестойкости, тем устойчивее
                                 комплексный ион.

 Для характеристики устойчивости комплексного иона иногда применяется величина, обратная
 константе нестойкости - константу устойчивости Куст или константой образования комплекса:


                      где Кн – константа нестойкости комплекса
                                                                Например, разрушить ион [ N i( N H 3 ) 6 ] 2 , т.е. добиться его
   Усилить диссоциацию и полностью разрушить комплексный
                                                             полной диссоциации можно, добавив к раствору, содержащему
ион можно следующими способами:
                                                             этот ион, сульфид натрия:
   1) разбавлением и нагреванием раствора;                                                 2+   2-
   2) добавлением реагентов, дающих с одним из компонентов                     [Ni(NH3)6] + S = NiS + 6NH3
комплексного      иона     малорастворимые,    или    мало   В этом случае образуется осадок сульфид никеля, у которого
                                                             численное значение произведения растворимости равно
диссоциирующие молекулы (ионы);
                                                             1, 4 10 . Ионы никеля прочнее связаны в сульфиде никеля,
                                                                     24
   3) применением окислителей или восстановителей.
                                                             чем в комплексном ионе.
Строение комплексных соединений


                                         Теоретические подходы



      теория валентных                          теория                           теория молекулярных
           связей                        кристаллического поля                        орбиталей

                                                                                основана на представлении, что
В основе лежит представление о        В основе лежит представление
                                                                                cовокупность свойств комплекса
донорно-акцепторном характере         комплексообразования как результат
                                                                                устанавливается в результате
образования ковалентной связи между   изменения электронных состояний
                                                                                математических вычислений для
комплексообразователем и лигандами.   комплексообразователя под влиянием
                                                                                систем, состоящих из определенного
                                      электростатического поля лигандов.
                                                                                количества ядер и электронов,
Комплексообразователь, обладая
                                                                                образующих данный комплекс.
свободными квантовыми ячейками,       Если в электростатическом поле лигандов
является акцептором электронов.       попадает ион –
                                      комплексообразователь, то в нем
                                                                                Ее математический аппарат очень
Лиганды имеют неподеленные пары       происходит расщепление энергетических
                                                                                сложен.
электронов, донорами которых они      подуровней d-орбиталей и их энергии
являются.                             становятся разными.
                                                                                Поэтому в курсе общей химии эта
                                                                                теория не рассматривается.
Донором может быть и                  Чем сильнее поле лигандов, тем больше
комплексообразователь.                расщепление. Характер расщепления
                                      энергетических подуровней d-орбиталей
                                      зависит от строения комплексного иона.
Классификация комплексных соединений


                                                      Комплексные соединения



                 катионные                                анионные                                 нейтральные

  образуются в результате                     образуются в результате                        Нейтральными комплексами
  координации вокруг                          координации вокруг                             называются комплексные
  положительно заряженных                     положительно заряженных ионов                  соединения, не имеющие
  ионов комплексообразователя                 комплексообразователя анионов                  внешней сферы, т.е. которые не
  нейтральных молекул воды и                  или отрицательно поляризованных                дают в водных растворах
  аммиака.                                    атомов и их группировок.                       комплексных ионов:

                                                                                          [Co(NH3)3Cl3], [Co(NH3)3(NO2)3]

например, кристаллогидраты:
M gC l 2 6 H 2 O или [M g (H 2 O ) 6 ]C l 2   например, двойные и комплексные соли:
а также аммиакаты:                             H gI 2 2 K I или K 2 [H gI 4 ]
A gC l 2 N H 3 или [A g ( N H 3 ) 2 ]C l                                              Катионо-
                                                                                      анионные
                                                                               комплексные соединения,
                                                                               одновременно
                                                                               содержащие как
                                                                               комплексный катион, так и
                                                                               комплексный анион:
Изомерия комплексных соединений


                              Изомерия комплексных соединений



         гидратная                  ионизационная                           Геометрическая

изомеры различаются          изомеры характеризуются                  изомеры могут отличаться друг от друга
распределением молекул       различным распределением                 различным пространственным расположением
воды между внутренними и     ионов между внешней и                    лигандов по отношению к
внешними сферами             внутренней сферами.                      комплексообразователю
комплексного соединения.
                            соль [Pt(NH3)4Br2]Cl2 имеет и другую
                            изомерную форму [Pt(NH3)4Cl2]Br2.




                                                 Координационная


                           характерна для соединений, содержащих как комплексный
                           катион, таки комплексный анион. Координационная изомерия
                           связана с распределением лигандов между
                           комплексообразователями, например:
Номенклатура комплексных соединений


 При построении названия комплексного соединения, содержащего комплексный
 ион, выполняют следующие действия:

 1) в алфавитном порядке перечисляют находящиеся во внутренней сфере кислотные
 остатки, прибавляя к их названию букву «о». Например, «хлоро», «бромо», «сульфо» и т.д.
 2) в алфавитном порядке называют нейтральные молекулы внутренней сферы, имеющие
 свое обычное название. Исключения составляют аммиак и вода, которые обозначаются
 терминами «аммино» и «акво».
 3) если в комплексе содержится несколько одинаковых лиганд, то перед их названием
 ставят греческие числительные: ди, три, тетра, пента, гекса и т.д.
 4) теперь комплексообразователь необходимо назвать с указанием его степени окисления
 римской цифрой в скобках.

 Например:


  - дихлоротетрааминоплатина (IV) хлорид,

 или

 хлорид дихлоротетрааминоплатины (IV).

More Related Content

What's hot

химия. раб.тетрадь.
химия. раб.тетрадь.химия. раб.тетрадь.
химия. раб.тетрадь.
Наталья Куркай
 
Лекарственные формы с жидкой дисперсионной средой
Лекарственные формы с жидкой дисперсионной средойЛекарственные формы с жидкой дисперсионной средой
Лекарственные формы с жидкой дисперсионной средой
aidar_15
 
промывка скважин 4
промывка скважин 4промывка скважин 4
промывка скважин 4
AstraLady
 
994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества
Kirrrr123
 
каким был бы мир без диффузии
каким был бы мир без диффузиикаким был бы мир без диффузии
каким был бы мир без диффузии
seredukhina
 
Опорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкости
Опорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкостиОпорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкости
Опорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкости
sdoamti
 
Влияние молекулярной массы поливинилпирролидона на высвобождение триметазид...
Влияние молекулярной массы  поливинилпирролидона на высвобождение  триметазид...Влияние молекулярной массы  поливинилпирролидона на высвобождение  триметазид...
Влияние молекулярной массы поливинилпирролидона на высвобождение триметазид...
Valentyn Mohylyuk
 
145.физическая химия силикатов
145.физическая химия силикатов145.физическая химия силикатов
145.физическая химия силикатов
ivanov156633595
 
углевод глюкоза
углевод глюкозауглевод глюкоза
углевод глюкоза
natalytptk
 
Отдельные классы ДС II часть (рус)
Отдельные классы ДС II часть (рус)Отдельные классы ДС II часть (рус)
Отдельные классы ДС II часть (рус)
kassy2003
 
Адсорбция. Котиков Д.А.
Адсорбция. Котиков Д.А.Адсорбция. Котиков Д.А.
Адсорбция. Котиков Д.А.
Dzmitry Kotsikau
 
лабораторная работа №1
лабораторная работа №1лабораторная работа №1
лабораторная работа №1
artemka99999
 

What's hot (18)

лек. 13 растворы
лек. 13 растворылек. 13 растворы
лек. 13 растворы
 
химия. раб.тетрадь.
химия. раб.тетрадь.химия. раб.тетрадь.
химия. раб.тетрадь.
 
Адсорбция
АдсорбцияАдсорбция
Адсорбция
 
Лекарственные формы с жидкой дисперсионной средой
Лекарственные формы с жидкой дисперсионной средойЛекарственные формы с жидкой дисперсионной средой
Лекарственные формы с жидкой дисперсионной средой
 
промывка скважин 4
промывка скважин 4промывка скважин 4
промывка скважин 4
 
Лекция № 3. Растворы
Лекция № 3. РастворыЛекция № 3. Растворы
Лекция № 3. Растворы
 
994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества994агрегатные состояния вещества
994агрегатные состояния вещества
 
диффузия в вкэ
диффузия в вкэдиффузия в вкэ
диффузия в вкэ
 
каким был бы мир без диффузии
каким был бы мир без диффузиикаким был бы мир без диффузии
каким был бы мир без диффузии
 
Опорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкости
Опорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкостиОпорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкости
Опорные слайды к лекции № 12: Буровые промывочные жидкости
 
Влияние молекулярной массы поливинилпирролидона на высвобождение триметазид...
Влияние молекулярной массы  поливинилпирролидона на высвобождение  триметазид...Влияние молекулярной массы  поливинилпирролидона на высвобождение  триметазид...
Влияние молекулярной массы поливинилпирролидона на высвобождение триметазид...
 
28400p
28400p28400p
28400p
 
145.физическая химия силикатов
145.физическая химия силикатов145.физическая химия силикатов
145.физическая химия силикатов
 
углевод глюкоза
углевод глюкозауглевод глюкоза
углевод глюкоза
 
Отдельные классы ДС II часть (рус)
Отдельные классы ДС II часть (рус)Отдельные классы ДС II часть (рус)
Отдельные классы ДС II часть (рус)
 
Адсорбция. Котиков Д.А.
Адсорбция. Котиков Д.А.Адсорбция. Котиков Д.А.
Адсорбция. Котиков Д.А.
 
лабораторная работа №1
лабораторная работа №1лабораторная работа №1
лабораторная работа №1
 
готовый проект
готовый проектготовый проект
готовый проект
 

Viewers also liked

Комплексные системы безопасности
Комплексные системы безопасностиКомплексные системы безопасности
Комплексные системы безопасности
Валя Акула
 
ростелеком системы оповещения и безопасность
ростелеком системы оповещения и безопасностьростелеком системы оповещения и безопасность
ростелеком системы оповещения и безопасность
Atner Yegorov
 
Презентация САОИ
Презентация САОИПрезентация САОИ
Презентация САОИ
sergey-orlov11
 
Дмитрий Репкин, Тромбон
Дмитрий Репкин, ТромбонДмитрий Репкин, Тромбон
Дмитрий Репкин, Тромбон
connecticalab
 
Социальный театр:"Зеркало"
Социальный театр:"Зеркало"Социальный театр:"Зеркало"
Социальный театр:"Зеркало"
Валя Акула
 
Система оперативного оповещения для ИТ-службы
Система оперативного оповещения для ИТ-службыСистема оперативного оповещения для ИТ-службы
Система оперативного оповещения для ИТ-службы
IBS
 
Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...
Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...
Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...
Лейла А
 

Viewers also liked (7)

Комплексные системы безопасности
Комплексные системы безопасностиКомплексные системы безопасности
Комплексные системы безопасности
 
ростелеком системы оповещения и безопасность
ростелеком системы оповещения и безопасностьростелеком системы оповещения и безопасность
ростелеком системы оповещения и безопасность
 
Презентация САОИ
Презентация САОИПрезентация САОИ
Презентация САОИ
 
Дмитрий Репкин, Тромбон
Дмитрий Репкин, ТромбонДмитрий Репкин, Тромбон
Дмитрий Репкин, Тромбон
 
Социальный театр:"Зеркало"
Социальный театр:"Зеркало"Социальный театр:"Зеркало"
Социальный театр:"Зеркало"
 
Система оперативного оповещения для ИТ-службы
Система оперативного оповещения для ИТ-службыСистема оперативного оповещения для ИТ-службы
Система оперативного оповещения для ИТ-службы
 
Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...
Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...
Интегрированная система безопасности - система охранного видеонаблюдения G-Ma...
 

Similar to Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения

Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация
Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. СедиментацияДисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация
Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация
Петрова Елена Александровна
 
02.ppt
02.ppt02.ppt
растворы вмс
растворы вмсрастворы вмс
растворы вмс
ssuser7d5b0a
 
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалыЛекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Петрова Елена Александровна
 

Similar to Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения (6)

Дисперсные системы
Дисперсные системыДисперсные системы
Дисперсные системы
 
Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация
Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. СедиментацияДисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация
Дисперсные системы. Золи. Коагуляция. Флокуляция. Седиментация
 
02.ppt
02.ppt02.ppt
02.ppt
 
растворы вмс
растворы вмсрастворы вмс
растворы вмс
 
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалыЛекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
Лекция № 6. Неорганические вяжущие строительные материалы
 
Суспензии
СуспензииСуспензии
Суспензии
 

More from Петрова Елена Александровна

карбонильные соединения
карбонильные соединениякарбонильные соединения
карбонильные соединения
Петрова Елена Александровна
 
Ароматические углеводороды
Ароматические углеводородыАроматические углеводороды
Ароматические углеводороды
Петрова Елена Александровна
 
Углеводороды
УглеводородыУглеводороды
Основные положения органической химии
Основные положения органической химииОсновные положения органической химии
Основные положения органической химии
Петрова Елена Александровна
 
Химические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных водХимические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных вод
Петрова Елена Александровна
 
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Петрова Елена Александровна
 
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Петрова Елена Александровна
 
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакцийЛекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Петрова Елена Александровна
 
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Петрова Елена Александровна
 

More from Петрова Елена Александровна (20)

карбонильные соединения
карбонильные соединениякарбонильные соединения
карбонильные соединения
 
Ароматические углеводороды
Ароматические углеводородыАроматические углеводороды
Ароматические углеводороды
 
Углеводороды
УглеводородыУглеводороды
Углеводороды
 
Основные положения органической химии
Основные положения органической химииОсновные положения органической химии
Основные положения органической химии
 
Основы химического анализв
Основы химического анализвОсновы химического анализв
Основы химического анализв
 
Химические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных водХимические показатели качества природных вод
Химические показатели качества природных вод
 
Показатели качества природных вод
Показатели качества природных водПоказатели качества природных вод
Показатели качества природных вод
 
Характеристика и классификации природных вод
Характеристика и классификации природных водХарактеристика и классификации природных вод
Характеристика и классификации природных вод
 
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
Химические реакции. Составление уравнений химических реакций.
 
Строение вещества
Строение веществаСтроение вещества
Строение вещества
 
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
Лекция № 5. Важнейшие элементы периодической системы Д.И. Менделеева, определ...
 
Лекция № 5. Основы электрохимии
Лекция № 5. Основы электрохимииЛекция № 5. Основы электрохимии
Лекция № 5. Основы электрохимии
 
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакцийЛекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
Лекция №2. Общие закономерности протекания химических реакций
 
Лекция № 9. Карбоновые кислоты
Лекция № 9. Карбоновые кислотыЛекция № 9. Карбоновые кислоты
Лекция № 9. Карбоновые кислоты
 
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
Лекция № 8. Карбонильные соединения (альдегиды и кетоны)
 
Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)
Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)
Лекция № 7. Гидроксильные соединения (спирты, фенолы)
 
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородов
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородовЛекция №6. Галогенопроизводные углеводородов
Лекция №6. Галогенопроизводные углеводородов
 
Лекция № 4. Ароматические углеводороды.
Лекция № 4. Ароматические углеводороды.Лекция № 4. Ароматические углеводороды.
Лекция № 4. Ароматические углеводороды.
 
Лекция № 3.Непредельные углеводороды.
Лекция № 3.Непредельные углеводороды.Лекция № 3.Непредельные углеводороды.
Лекция № 3.Непредельные углеводороды.
 
Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы)
Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы)Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы)
Лекция №2. Предельные углеводороды (алканы)
 

Лекция № 4.Дисперсные системы. комплексные соединения

  • 1. Дисперсные системы. Поверхностные явления. Комплексные соединения Доц. к.т.н. Петрова Елена Александровна Московский Государственный Строительный Университет http://chemistry.do.am
  • 2. Основные вопросы 1. Дисперсные системы. Коллоидные растворы 2. Поверхностные явления. Адсорбция 3. Комплексные соединения
  • 3. Основные понятия 1. Дисперсные системы. Дисперсные системы Дисперсными называют гетерогенные системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц равномерно распределено в объёме другого. Компонеты дисперсных систем Дисперсионная среда Дисперсионная фаза Выполняет роль Выполняет роль растворителя растворимого вещества
  • 4. Классификация дисперсных систем по агрегатным состояниям фаз Распределенное Среда Условное Пример вещество обозначение газ газ Г+Г Смесь газов жидкость газ Ж+Г туман Твердое вещество газ Т+Г дым Газ жидкость Г+Ж Кислород в воде, пены Жидкость жидкость Ж+Ж Спирт в воде Твердое вещество жидкость Т+Ж Соль в воде газ Твердое вещество Г+Т Раствор водорода в палладии жидкость Твердое вещество Ж+Т Жемчуг (мельчайшие капли воды распылены в массе карбоната кальция) Твердое вещество Твердое вещество Т+Т сплавы
  • 5. Классификация дисперсных систем по степени раздробленности (дисперсности) Размер частиц название Устойчивость > 10-5 м грубодисперсные Эти системы неустойчивы, т.к. размер частиц велик по сравнению с размерами молекул. Распределенное вещество быстро оседает или поднимается вверх. Такие малоустойчивые системы называются взвесями. от 10-5 до 10-7 м тонкодисперсные Устойчивые коллоидные (микрогетерогенные) растворы (золи). от 10-7 до 10-9м Коллоидные Очень устойчивые системы, не (ультрамикрогетерогенные) разделяются при долгом стоянии. Называются молекулярными или истинными растворами. Например: газированная или морская вода
  • 6. В зависимости от агрегатного состояния распределенного вещества взвеси подразделяются на: взвеси Суспензии Эмульсии Образуются при распределении Состоит из двух несмачивающихся твердых частиц в жидкости жидкостей (растительное масло в воде, Например: Например: краски, пасты, золи, латексы молоко, нефть, сливочное масло, маргарин
  • 7. Коллоидные системы – системы, размер частиц дисперсной фазы в которых составляет 10-7 – 10-9 м. Коллоидные системы характеризуются гетерогенностью, т.е. наличием поверхностей раздела фаз и очень большим значением удельной поверхности дисперсной фазы. Коллоидные системы Лиофобные коллоидные Лиофильные коллоидные растворы растворы К лиофобным коллоидам относятся системы, в растворы высокомолекулярных соединений которых частицы дисперсной фазы слабо (ВМС) взаимодействуют с дисперсионной средой; Растворы ВМС образуются самопроизвольно эти системы могут быть получены только с благодаря сильному взаимодействию частиц затратой энергии и устойчивы лишь в дисперсной фазы с дисперсионной средой и присутствии стабилизаторов. способны сохранять устойчивость без стабилизаторов. Структурная единица - сложный многокомпонентный агрегат переменного состава – мицелла Структурная единица - макромолекула
  • 8. Методы получения лиофобных коллоидов Дисперсионные методы Методы Метод пептизации конденсации основаны на раздроблении процесс Основаны на твердых тел до расщепления понижении частиц коллоидного коагулировавшего растворимости размера золя на первичные компонентов частицы – процесс, противоположный Метод замены коагуляции. растворителя Методы химической конденсации
  • 9. Метод замены растворителя Сущность метода: Вещество, находящееся в молекулярно-дисперсном состоянии, можно перевести в коллоидное состояние при замене одного растворителя другим. В качестве примера можно привести получение золя канифоли, которая не растворяется в воде, но хорошо растворима в этаноле. При постепенном добавлении спиртового раствора канифоли к воде происходит резкое понижение растворимости канифоли, в результате чего образуется коллоидный раствор канифоли в воде.
  • 10. Метод химической конденсации Сущность метода: Метод основан на проведении химических реакций, сопровождающихся образованием нерастворимых или малорастворимых веществ. Для этой цели используются различные типы реакций – разложения, гидролиза, окислительно-восстановительные и т.д. Так, красный золь золота получают восстановлением натриевой соли золотой кислоты формальдегидом: Золи могут быть получены результате реакций ионного обмена, в результате которых выделяется нерастворимая соль. Например, золь иодида серебра
  • 11. Процесс гидролиза различных солей может приводить к образованию коллоидных растворов нерастворимых гидроксидов или кислот; например, золь гидроксида железа(III) Реакция: 1) FeCl3+ HOH = FeOHCl2 + HCl 2) FeOHCl2 + HOH = Fe(OH)2Cl+ HCl 3) Fe(OH)2Cl + HOH = Fe(OH)3 + HCl По реакции гидролиза солей
  • 12. Строение мицеллы золей Потенциалопределяющий ион должен отвечать двум требованиям: находиться в избытке должен входить в состав ядра. Правило Панета-Фаянса
  • 13. Строение коллоидной мицеллы Рассмотрим строение коллоидной частицы (мицеллы) и образование в ней двойного электрического слоя на примере золя иодида серебра AgI. Этот золь можно получить при взаимодействии иодида калия KI с нитратом серебра AgNO3: AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3. Здесь возможны 2 случая: 1) [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра 2) [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия
  • 14. 1. [AgNO3] > [KI]. В избытке нитрат серебра AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3 Ag+ - потенциалоопределяющий ион - - - - Диффузный слой - - - - + + + - - противоионов - - - + AgI + + + - Адсорбционный слой - - + + - - противоионов - - - - - ядро { [AgI]m nAgI+ (n-x)NO3- }х+ хNO3- Гранула заряжена положительно. Ядро Адсорбционный слой Диффузный слой В целом мицелла электронейтральна Гранула
  • 15. 1. [AgNO3] < [KI]. В избытке йодид калия AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3 I– - потенциалоопределяющий ион + + + + Диффузный слой + + + +- - +- + противоионов + + + - AgI - - - + Адсорбционный слой + + - - + + противоионов + + + + + ядро {[AgI]m nI- (n-x)K+ }х- . хK+ Гранула заряжена отрицательно. Ядро Адсорбционный слой Диффузный слой В целом мицелла электронейтральна Гранула
  • 16. Между "+" заряженной гранулой и диффузионным слоем возникает двойной электрический слой - разность потенциалов, названная электрокинетическим потенциалом или дзета-потенциалом ζ. Это составная часть термодинамического потенциала ε - разности потенциалов между зарядом потенциалопределяющих ионов и всех противоионов адсорбционного и диффузионного слоев. ζ<ε. К - const, зависящая от формы частиц (для сферических равна 6, для цилиндрических - 4); η - вязкость среды; D - диэлектрическая const среды; Е - градиент электрического поля; u - средняя скорость частиц под действием электрического тока. Если гранула не имеет заряда, ζ = 0. Такое состояние коллоидной системы называется изоэлектрическим. Значение ζ зависит от количественного распределения противоионов между вторым адсорбционным слоем и диффузионным слоем. Чем меньше противоионов в адсорбционном слое, тем больше ζ и тем ближе он становится по значению к ε.
  • 17. Напишите формулу мицеллы золя, если в избытке хлорид железа. FeCl3 + 3NaOH Fe(OH)3 + 3NaCl Потенциалоопределяющий ион Fe3+ Противоионы адсорбционного слоя Cl- Противоионы диффузного слоя Cl- По правилу Панета-Фаянса адсорбироваться на поверхности Fe(OH)3 будут ионы Fe3+ - это потенциалопределяющие ионы. Формула мицеллы: m Fe(OH)3 Fe3+3 (n-x)Cl- +3x3xCl-
  • 18. Коагуляция лиофобных коллоидов Коагуляция – самопроизвольный процесс уменьшения степени дисперсности дисперсной фазы (т.е. объединение частиц в более крупные агрегаты) Агрегативная устойчивость - способность сохранять степень дисперсности. Агрегативная устойчивость золей обусловлена: 1) снижением поверхностной энергии системы благодаря наличию на поверхности частиц дисперсной фазы двойного электрического слоя 2) наличием для коагуляции в виде электростатического отталкивания частиц дисперсной фазы, имеющих одноименный электрический заряд.
  • 19. Факторы коагуляции: • прибавлением электролитов, • нагреванием или замораживанием, • механическим воздействием и др. Наиболее важным и изученным фактором коагуляции гидрофобных коллоидов является воздействие на них растворов электролитов
  • 20. 1 стадия – скрытая коагуляция На этой стадии частицы укрупняются, но еще не теряют своей седиментационной устойчивости. 2 стадия - явная коагуляция На этой стадии частицы теряют свою седиментационную устойчивость. Если плотность частиц больше плотности дисперсионной среды, образуется осадок.
  • 22. 1. Все сильные электролиты, добавленные к золю в достаточном количестве, вызывают его коагуляцию. Минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция, называется порогом коагуляции Ck. Иногда вместо порога коагуляции используют величину VK, называемую коагулирующей способностью. Это объем золя, который коагулирует под действием 1 моля электролита: т.е. чем меньше порог коагуляции, тем больше коагулирующая способность электролита. Первое правило коагуляции
  • 23. 2. Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот ион, заряд которого совпадает по знаку с зарядом противоиона мицеллы лиофобного золя. Этот ион называют ионом–коагулянтом. 3. Коагулирующая способность иона–коагулянта тем больше, чем больше заряд иона. Правило устанавливает, что коагулирующие силы иона тем больше, чем больше его валентность. Коагулирующая способность иона при одинаковом заряде тем больше, чем больше его кристаллический радиус. Для однозарядных неорганических катионов коагулирующая способность убывает в следующем порядке: Лиотропный ряд Второе и третье правила коагуляции (объединены в правило Шульце-Гарди)
  • 24. 2. Поверхностные явления. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение жидкостей. Поверхностные явления - процессы, происходящие на границе раздела фаз. Свойства участка фазы, примыкающего к её поверхности, отличаются от свойств фазы в объеме: 1. частицы расположенные в объеме каждой фазы взаимодействуют только с однородными частицами. 2. частицы, расположенные на поверхности взаимодействуют как с однородными частицами, так и с частицами другого рода. Поэтому средняя энергия gs частицы, находящейся на поверхности раздела фаз, отличается от средней энергии частицы в объеме фазы gv (причем энергия частицы на поверхности может быть как больше, так и меньше энергии частицы в объеме). Поэтому важнейшей характеристикой поверхностной фазы является поверхностная энергия Gs – разность средней энергии частицы, находящейся на поверхности, и частицы, находящейся в объеме фазы, умноженная на число частиц на поверхности N:
  • 25. Виды поверхностей раздела фаз. Поверхностное натяжение Поверхности раздела фаз подвижные неподвижные между жидкостью и газом (Ж-Г) и двумя между твердым телом и газом (Т-Г), несмешивающимися жидкостями (Ж-Ж) твердым телом и жидкостью (Т-Ж) Для характеристики поверхности раздела, отделяющей данную фазу от другой, вводится понятие поверхностное натяжение σ – отношение поверхностной энергии к площади поверхности раздела фаз;
  • 27. Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью. Способность вещества концентрироваться на границе раздела фаз называется адсорбцией. Зависимость поверхностного натяжения растворов от концентрации А>0 А<0 А=0
  • 28. Примеры веществ с точки зрения поверхностной активности Вещества Классы соединений Поверхностно- Спирты; карбоновые кислоты; сложные эфиры; активные в-ва амины (ПАВ) Поверхностно- Неорганические кислоты; соли; основания; инактивные в-ва аминоуксусная кислота (глицин). (ПИВ) Поверхностно- неактивные в-ва Сахароза (ПНВ) В строительстве ПАВ применяют для получения устойчивых эмульсий, суспензий и пен. В этом случае нужно снижать поверхностное натяжение жидкостей, иначе системы будут неустойчивыми.
  • 29. Дифильное строение молекулы ПАВ: Это значит, что они содержат одновременно полярную группу и неполярный углеводородный радикал. Молекула ПАВ состоит из:  неполярной гидрофобной углеводородной группы (“хвост”)  полярной гидрофильной группы (“голова”): -ОН, -СООН, -С(О)-О,-NН2; -SО3H. “хвост” “голова” Расположение таких молекул в поверхностном слое энергетически наиболее выгодно при условии ориентации молекул полярной группой к полярной фазе при повышении концентрации (полярной жидкости), а неполярной – к происходит насыщение неполярной фазе (газу или неполярной адсорбционного слоя и на жидкости). поверхности раздела фаз образуется слой "вертикально" ориентированных молекул ПАВ
  • 30. Правило Траубе-Дюкло: При удлинении цепи на группу -СН2 - в гомологическом ряду способность к адсорбции возрастает в 3,2 раза. σ НСООН СН3СООН СН3СН2СООН СН3СН2СН2СООН с
  • 31. 3. Адсорбция Адсорбция – процесс концентрирования вещества из объема фаз на поверхности раздела между ними. Основные понятия Пример Сорбент – поглощающее вещество Активированный уголь Сорбтив (сорбат) – поглощаемое вещество Изоамиловый спирт Сорбция – поглощение твёрдым телом или жидкостью вещества из окружающей среды Адсорбция (частный случай сорбции) – Процесс поглощения поглощение поверхностным слоем твёрдого или изоамилового спирта жидкого сорбента поверхностью активированного угля Абсорбция (частный случай сорбции) – разделение газовых поглощение вещества всей массой жидкого или смесей , улавливание твердого сорбента вредных веществ (H2S, CO, влага)
  • 32. Адсорбция Физическая адсорбция хемосорбция молекулы поглощаемого вещества (адсорбата) молекулы поглощаемого вещества удерживаются поверхностью поглотителя образуют поверхностное химическое (адсорбента) слабыми молекулярными силами соединение. (силами Ван-дер-Ваальса). Хемосорбция – обычно необратимый процесс. Пример: очистка газовоздушной смеси от сероводорода путем применения мышьяковощелочного, этаноламинового и других растворов
  • 33. Адсорбция на границе твердое тело-раствор Здесь одновременно с адсорбцией растворенного вещества часто происходит и адсорбция растворителя. Молекулы ПАВ при адсорбции на твердом адсорбенте ориентируются на его поверхности так, чтобы полярная часть молекулы была обращена к полярной фазе, а неполярная – к неполярной. При адсорбции алифатических карбоновых кислот из водных растворов на неполярном адсорбенте (активированном угле) молекулы Ориентация молекул ориентируются углеводородными ПАВ на поверхности активированного угля радикалами к адсорбенту. При адсорбции из бензола (неполярный растворитель) на полярном адсорбенте – силикагеле – ориентация молекул кислоты будет обратной. Ориентация молекул ПАВ Чем больше площадь поверхности, тем сильнее адсорбция. на поверхности силикагеля Адсорбция зависит от температуры (↑t, ↓адсорбция, т.к. уменьшается энергия активации).
  • 34. Адсорбция из растворов электролитов Обменная Специфическая процесс обмена ионов между На поверхности твердой фазы ионов какого- раствором и твердой фазой, при либо вида не сопровождается выделением в котором твердая фаза раствор эквивалентного числа других ионов поглощает из раствора ионы того же знака; твердая фаза при этом какого-либо знака (катионы либо приобретает электрический заряд. Поэтому анионы) и вместо них выделяет в группируется эквивалентное число ионов с раствор эквивалентное число противоположным зарядом, т.е. образуется других ионов того же знака. двойной электрический слой. Правило Пескова-Фаянса: Пример: метод ионного обмена На поверхности кристаллического твердого тела из (ионообменная хроматография) раствора электролита специфически адсорбируется предназначена для разделения ион, способный достраивать его кристаллическую веществ решетку или может образовывать с одним из ионов, входящим в состав кристалла, малорастворимое соединение.
  • 35. Сущность ионообменной хроматографии Фазы системы Неподвижная Подвижная (ПФ) (НФ) Неподвижной фазой обычно Подвижная фаза представляет служит твёрдое вещество (его собой жидкость или часто называют сорбентом) или газ, протекающий через НФ плёнка жидкости, помещённая на твёрдое вещество Разделение веществ основано на распределении компонентов между двумя фазами – неподвижной (НФ) и подвижной (ПФ).
  • 36. Ионообменная хроматография основана на явлении обменной сорбции Сорбция - процесс, связанный с накопление того или иного компонента в неподвижной фазе или на границе раздела фаз В ионообменной хроматографии НФ (сорбент) называют ионообменником При пропускании раствора, содержащего электролиты, через ионообменник происходит обратимый обмен ионов, находящихся в растворе, на ионы, входящие в состав ионообменника. Разделение ионов связано с различной способностью к обмену ионов раствора, проходящего через ионообменник.
  • 37. Ионообменные материалы Неорганические Органические •оксид алюминия ионообменные смолы на основе •слабокислые алюмосиликаты; полистирола •слабоосновные (оксиды, гидроксиды) алюмосиликаты, Матрица состоит из трехмерных ВМС (полистирол, фенолформальдегидная смола). •гидроксид циркония, оксид алюминия Гранулы состоят из длинноцепных макромолекул полистирола, связанных редкими «мостиками» того Горные породы же состава. Сами гранулы полистирола являются инертными в отношении ионного обмена и представляют собой полимерную матрицу ионита. Для того чтобы инертную полимерную матрицу сделать активной для ионного обмена, её необходимо обработать химическими реагентами, например, концентрированной серной кислотой.
  • 38. Классификация ионообменных материалов по активному иону катионообменники анионообменники являются специально синтезированными Анионообменники содержат в своей структуре полимерными материалами, нерастворимыми в воде ионогенные группы основного характера: веществами, содержащими в своей структуре ионогенные группы кислотного характера: ОН–, -N(CH3)3+; и др. Их химические формулы схематически представляют : -SO3H - сульфогруппа; -COOH - карбоксильная группа и R-NH3OH или R-OH; R-NH3F или R-F др. R-SO3H; R-SO3Na или R-H и R-Na (анионообменники могут находиться в двух формах: в основной форме и в солевой форме). (катионообменники могут находиться в двух формах: в водородной форме и в солевой форме) Kатионообменную реакцию можно записать в Анионообменная реакция протекает по таком виде: схеме: RH+ Na+ = RNa + H+ R-OH + F– = RF + OH– Обмен ионов происходит в строго эквивалентных количествах! Именно поэтому, возможно количественное определение веществ в данном методе.
  • 39. Реакцию обмена между ионами одинакового заряда схематично можно записать так: A B A B Соотношение концентраций обменивающихся ионов в растворе и в фазе сорбента определяется константой ионообменного равновесия К обм А и В – ионы в подвижной фазе; А и В в фазе ионообменника Применим к данному равновесию закон действия масс: К обм = АА∙Ав / АА∙Ав , где К обм - константа ионного обмена Аа и Ав – активность ионов в подвижной фазе Аа и Ав активность ионов в фазе ионообменника ионообменник поглощает ионы из раствора, выделеляя в него эквивалентное число других ионов с зарядом того же знака. Между катионообменником и раствором происходит обмен катионами, между анионообменником – обмен анионами
  • 40. Регенерация ионообменника Процесс восстановления обменной емкости ионита называется регенерацией Регенерация катионитов Регенерация анионитов если после завершения Аниониты регенерируют щелочью ионного обмена на катионит подействовать кислотой, то он регенерируется и вновь переходит в активную водородную форму:
  • 41. Применение ионообменных смол Умягчающие картриджи для Умягчающие воды методом воды ионного обмена
  • 42. 3. Комплексные соединения Комплексообразование происходит во всех случаях, когда из менее сложных систем образуются более сложные системы. Комплексным называется такое соединение, в узлах кристаллической решетки которого находятся комплексные ионы, способные к существованию и в растворе. Комплексный ион При диссоциации комплексных соединений образуются положительно или отрицательно заряженные сложные комплексные ионы, называемые комплексами. Комплексные ионы обычно заключают в квадратные скобки. Эти ионы составляют внутреннюю сферу комплексного строения. Другая его часть называется внешней сферой. Комплексный ион (комплекс) состоит из центрального атома, находящегося в той или иной степени окисления, вокруг которого координируется определенное число других частиц (атомов, ионов или молекул). Таким образом, этот центральный атом комплекса называется комплексообразователем, а частицы, координирующиеся вокруг комплексообразователя - лигандами. Комплексообразователями могут быть как металлы, так и неметаллы. Заряд комплексного иона определяется как алгебраическая сумма зарядов (степеней окисления) комплексообразователя и лигандов. Например, в случае иона [ Z n (C N 4 )] x заряд можно рассчитать как х 2 4 ( 1) 2.
  • 43. Координационное число Число, показывающее, сколько лигандов (атомов, ионов или молекул) присоединено к данному комплексообразователю, называется его координационным числом. Например, в случае соединения K [A u (C N ) 2 ] координационное число иона Au равно 2. Координационные числа зависят от: 1) от природы комплексообразователя и лигандов; 2) от объемов комплексообразователя и лигандов; 3) от возможности поляризационных взаимодействий между комплексообразователем и лигандами; 4) от температуры и др. Повышение температуры способствует проявлению данным комплексообразователем более низкого координационного числа.
  • 44. Диссоциация комплексных ионов константы распада, или константы нестойкости Кн комплексных ионов Чем меньше значение константы нестойкости, тем устойчивее комплексный ион. Для характеристики устойчивости комплексного иона иногда применяется величина, обратная константе нестойкости - константу устойчивости Куст или константой образования комплекса: где Кн – константа нестойкости комплекса Например, разрушить ион [ N i( N H 3 ) 6 ] 2 , т.е. добиться его Усилить диссоциацию и полностью разрушить комплексный полной диссоциации можно, добавив к раствору, содержащему ион можно следующими способами: этот ион, сульфид натрия: 1) разбавлением и нагреванием раствора; 2+ 2- 2) добавлением реагентов, дающих с одним из компонентов [Ni(NH3)6] + S = NiS + 6NH3 комплексного иона малорастворимые, или мало В этом случае образуется осадок сульфид никеля, у которого численное значение произведения растворимости равно диссоциирующие молекулы (ионы); 1, 4 10 . Ионы никеля прочнее связаны в сульфиде никеля, 24 3) применением окислителей или восстановителей. чем в комплексном ионе.
  • 45. Строение комплексных соединений Теоретические подходы теория валентных теория теория молекулярных связей кристаллического поля орбиталей основана на представлении, что В основе лежит представление о В основе лежит представление cовокупность свойств комплекса донорно-акцепторном характере комплексообразования как результат устанавливается в результате образования ковалентной связи между изменения электронных состояний математических вычислений для комплексообразователем и лигандами. комплексообразователя под влиянием систем, состоящих из определенного электростатического поля лигандов. количества ядер и электронов, Комплексообразователь, обладая образующих данный комплекс. свободными квантовыми ячейками, Если в электростатическом поле лигандов является акцептором электронов. попадает ион – комплексообразователь, то в нем Ее математический аппарат очень Лиганды имеют неподеленные пары происходит расщепление энергетических сложен. электронов, донорами которых они подуровней d-орбиталей и их энергии являются. становятся разными. Поэтому в курсе общей химии эта теория не рассматривается. Донором может быть и Чем сильнее поле лигандов, тем больше комплексообразователь. расщепление. Характер расщепления энергетических подуровней d-орбиталей зависит от строения комплексного иона.
  • 46. Классификация комплексных соединений Комплексные соединения катионные анионные нейтральные образуются в результате образуются в результате Нейтральными комплексами координации вокруг координации вокруг называются комплексные положительно заряженных положительно заряженных ионов соединения, не имеющие ионов комплексообразователя комплексообразователя анионов внешней сферы, т.е. которые не нейтральных молекул воды и или отрицательно поляризованных дают в водных растворах аммиака. атомов и их группировок. комплексных ионов: [Co(NH3)3Cl3], [Co(NH3)3(NO2)3] например, кристаллогидраты: M gC l 2 6 H 2 O или [M g (H 2 O ) 6 ]C l 2 например, двойные и комплексные соли: а также аммиакаты: H gI 2 2 K I или K 2 [H gI 4 ] A gC l 2 N H 3 или [A g ( N H 3 ) 2 ]C l Катионо- анионные комплексные соединения, одновременно содержащие как комплексный катион, так и комплексный анион:
  • 47. Изомерия комплексных соединений Изомерия комплексных соединений гидратная ионизационная Геометрическая изомеры различаются изомеры характеризуются изомеры могут отличаться друг от друга распределением молекул различным распределением различным пространственным расположением воды между внутренними и ионов между внешней и лигандов по отношению к внешними сферами внутренней сферами. комплексообразователю комплексного соединения. соль [Pt(NH3)4Br2]Cl2 имеет и другую изомерную форму [Pt(NH3)4Cl2]Br2. Координационная характерна для соединений, содержащих как комплексный катион, таки комплексный анион. Координационная изомерия связана с распределением лигандов между комплексообразователями, например:
  • 48. Номенклатура комплексных соединений При построении названия комплексного соединения, содержащего комплексный ион, выполняют следующие действия: 1) в алфавитном порядке перечисляют находящиеся во внутренней сфере кислотные остатки, прибавляя к их названию букву «о». Например, «хлоро», «бромо», «сульфо» и т.д. 2) в алфавитном порядке называют нейтральные молекулы внутренней сферы, имеющие свое обычное название. Исключения составляют аммиак и вода, которые обозначаются терминами «аммино» и «акво». 3) если в комплексе содержится несколько одинаковых лиганд, то перед их названием ставят греческие числительные: ди, три, тетра, пента, гекса и т.д. 4) теперь комплексообразователь необходимо назвать с указанием его степени окисления римской цифрой в скобках. Например: - дихлоротетрааминоплатина (IV) хлорид, или хлорид дихлоротетрааминоплатины (IV).