UKŁADY KOLOIDALNE

• Koloidy – układy dyspersyjne, o

wyglądzie układów fizycznie
jednorodnych, chociaż składniki nie są
ze sobą wymieszane na poziomie
cząsteczkowym.

• Faza ciągła układu – ośrodek

dyspersyjny, rozpraszający

• Faza rozproszona lub składnik

rozproszony

Faza rozproszona:
Wielkość cząstek: 1 – 500nm
Układy z cząstkami:
• trójwymiarowymi
• blaszkowatymi
• nitkowymi
Układ izodyspersyjny – cząstki o

jednakowej wielkości

Układ polidyspersyjny – cząstki o różnej

wielkości

• Ciekły ośrodek dyspersyjny: koloidy,

liozole, zole

woda – hydrozole

alkohol – alkozole
benzen – benzenozole
ciecz organiczna – organozole

gaz – gazozole
powietrze - aerozole

Koloidy liofilowe i liofobowe

Liofilowe (emulsoidy) - z cząstkami

solwatowanymi przez cząstki fazy
rozpraszającej (duże powinowactwo
do cząstek rozpuszczalnika)

Liofobowe (suspensoidy)– z cząstkami

niesolwatowanymi

WŁAŚCIWOŚCI UKŁADÓW

KOLOIDALNYCH

• ruchy Browna: ciągły,

nieuporządkowany ruch

• nie przenikają przez błony

przepuszczalne przez które
przechodzi rozpuszczalnik

• ruch pod wpływem pola

elektrycznego (elektroforeza)

• KOAGULACJA (żelowanie) –

zmniejszanie stopnia dyspersji
układów koloidalnych; wydzielenie
cząstek z roztworów (flokulacja)

ZOL

ŻEL

KOAGULACJA (ŻELOWANIE)

PEPTYZACJA (DYSPERGOWANIE)

Czynniki wywołujące koagulację:
• Dodatek elektrolitu
• Dodatek koloidu o ładunku przeciwnym
• Naświetlanie radiochemiczne
• Działanie mechaniczne (mieszanie,

wytrząsanie)

• Ogrzewanie
• Desolwatacja przez dodanie środków

odwadniających

• Odparowanie lub wymrażanie ośrodka

dyspergującego

Wysalanie – koagulacja koloidów liofilowych,

polega na wydzielaniu fazy rozproszonej
pod wpływem większych stężeń elektrolitu

Synereza – polega na wydzielaniu się żeli z

ośrodka dyspersyjnego po dłuższym
odstaniu i jest związana z procesami
koagulacji (wydzielanie serwatki z
kwaśnego mleka)

Tiksotropia – pod wpływem bodźców

mechanicznych (wytrząsanie, mieszanie)
żele przechodzą w zole, po pewnym czasie
zastygając w żel

Stechiometria

• Ustalenie równania reakcji
• Ustalenie bilansu materiałowego –

równania mas

• Ułożenie proporcji

Równanie
chemiczne

węglan + kwas → chlorek + dwutlenek
+woda
wapnia solny wapnia węgla

wzór

ilość
subst.
(mol)
masa, g

CaCO

3

+2HCl → CaCl

2

+CO

2

+H

2

O

1 + 2 → 1 + 1 +

1

100 +73 → 111 + 44 +

18

Ile wapna palonego można otrzymać z 500kg wapienia,
przyjmując zawartość CaCO

3

równą 100%?

Równowaga chemiczna

• Układ znajduje się w stanie

równowagi jeśli nie zachodzi w nim
zmiana stężeń jego składników.

aA+bB↔cC+dD, T=cons.,

p=const.

K=

c

C

c

c

D

d

c

A

a

c

B

b

Stan równowagi zależy od:

- temperatury

- ciśnienia

- dodatku reagentów

Termodynamika procesów

chemicznych

Służy do:
• określania kierunków i możliwości

przemian chemicznych

• obliczania bilansów energetycznych
• kolejności przebiegu przemian
• określania trwałości układów
• określania warunków procesów

Termodynamika procesów

chemicznych

FUNKCJE TERMODYNAMICZNE

U = ENERGIA WEWNĘTRZNA

U - jest sumą energii ruchu cząsteczek, drgań

atomów, stanu
jąder i elektronów

U - nie może być wyznaczona, ale można określić jej zmianę (U)

Zmiana energii wewnętrznej jest równa pracy
wymienianej przez układ z otoczeniem w
przemianie adiabatycznej (Q = 0)

ENTROPIA

S - opisuje sposób dystrybucji energii w
układzie

S - jest miarą uporządkowania układu

Procesy prowadzone są zwykle w specyficznych
warunkach:
adiabatycznie Q = 0

izotermiczne T = const

izobarycznie P = const

izochorycznie V = const

izentalpowe H = const

termoelastyczne T, V, P
zmienne

Rodzaje pracy: objętościowa,
mechaniczna, chemiczna,
powierzchniowa, elektryczna, itp

I zasada termodynamiki

W układzie izolowanym (bez wymiany

ciepła i masy) ilość energii pozostaje stała

∆U=Q+W

∆U – zmiana energii wewnętrznej układu
Q – ilość energii przekazana na sposób

ciepła

W – ilość energii przekazana na sposób

pracy

II zasada termodynamiki

• Podstawą tej zasady jest nieodwracalność

samorzutnych procesów przyrody.
Zachodzą one od stanu o wyższym

potencjale do stanów o potencjale niższym,

dążąc do osiągnięcia stanu równowagi

dQ

T

dS=

S- entropia

Q – ciepło przemiany
odwracalnej

T=const

III zasada termodynamiki

Układowi można odebrać pewną

skończoną ilość energii na sposób
ciepła, wówczas temperatura zmierza
do zera bezwzględnego a entropia do
pewnej minimalnej wartości.

W temp. zera bezwzględnego entropia
dla materiałów krystalicznych wynosi 0

Kinetyka reakcji

chemicznych

• opisuje przebieg reakcji w czasie,
• w czasie trwania reakcji zmienia się

stężenie reagentów

• chwilowa szybkość reakcji

chemicznej:

v=-dc

s

/dt lub v=dc

p

/dt

Zmiana stężenia reagentów w czasie

Szybkość reakcji chemicznej zależy od:
- stężenia substratów
- stanu skupienia reagentów
- stopnia kontaktu:

stopnia rozdrobnienia (ciała stałe)
intensywności mieszania (ciecze)
ciśnienia (gazy)

- temperatury
- katalizatorów

Równanie opisujące szybkość reakcji

v
=

-

dc

A

dt

=kc

n

k – stała szybkości reakcji,

n – rząd reakcji

c

A

– stężenie substratu

Zależność szybkości reakcji od

temperatury

wzór Arrheniusa

k=k

o

e

-Ea/RT

lnk=lnk

o

-(E

a

/RT)

Zmiany energii podczas przebiegu reakcji

a) egzotermicznej, b) endotermicznej

E

s

- energia substratów, E

a

– energia aktywacji, E

p

–

energia produktów

ELEKTROCHEMIA

• przemiana energii elektrycznej w

chemiczną (elektroliza)

• przemiana energii chemicznej w

elektryczną (ogniwa galwaniczne)

I prawo Faraday’a

Masa substancji wydzielonej na elektrodzie

jest proporcjonalna do wielkości ładunku

elektrycznego, który przepłynął przez

elektrolit

m = kIt [g]

k=M/(z*F)

M – masa molowa [g/mol],
F – stała Faradaya=96500[C/mol],
z – liczba elektronów wymienionych w reakcji
I – natężenie prądu elektrycznego [A]
t – czas przepływu prądu [s]

II prawo Faraday’a

Masy różnych substancji wydzielonych

na elektrodach podczas przepływu
jednakowego ładunku elektrycznego
są proporcjonalne do ich
równoważników elektrochemicznych

m

1

/m

2

=k

1

/k

2

OGNIWA ELEKTRYCZNE

• proces odwrotny do elektrolizy –

reakcji chemicznej towarzyszy
przepływ prądu elektrycznego,

• Ogniwo – dwa półogniwa (elektrody)

zanurzone w elektrolicie (roztworze
swoich jonów)

• SEM – różnica potencjałów półogniw

SEM=E

1

– E

2

• Potencjał normalny elektrody (E

0

):

płytka metalu zanurzona w 1M
roztworze elektrolitu, potencjał
mierzony w stosunku odniesienia do
elektrody wodorowej

• Im bardziej ujemny potencjał normalny, tym

większa skłonność metalu do przejścia w
stan jonowy, czyli oddania elektronów,

• Potencjały normalne metali szlachetnych –

dodatnie, nieszlachetnych – ujemne

• Metale nieszlachetne wypierają metale

szlachetne z ich roztworów, np.

Zn+Cu

2+

→Zn

2+

+Cu

• Metale o ujemnym potencjale normalnym

przeprowadzają wodór ze stanu jonowego w
cząsteczkowy, rozpuszczają się w kwasach

• Skłonność niemetali do przechodzenia w

stan jonowy jest tym większa im bardziej
dodatni E

0