Ispit Flashcards
- Što su koloidi?
- heterogeni sustavi u kojima je jedna tvar u obliku čestica koloidne veličine disperzirana(disperzna faza) u drugoj tvari, disperznom sredstvu
- veličine koloidnih čestica kreću se od 1 nm do 100 nm
- najčešći koloidno disperzni sustav, koloidna otopina -> solovi
- mnoge tvari u koloidnom stanju: minerali, stijene, bjelančevine, polisaharidi, tehnički materijali i proizvodi itd.
- tipovi otopina: a) suspenzije (čestice>100 nm)
b) koloidne otopine (čestice od 1 do 100 nm)
c) prave otopine (čestice<1 nm)
- Navedite nekoliko primjera koloidno disperznog sustava i napišite što je u tom primjeru disperzno sredstvo, a što disperzna faza.
Sol -> krutina (faza) + tekućina (sredstvo)
Emulzija-> tekućina (i faza i sredstvo)
Pjena -> plin (faza) + tekućina (sredstvo)
Dim-> krutina (faza) + plin (sredstvo)
Magla-> tekućina (faza)+ plin (sredstvo)
- Što su to površinski aktivne tvari? Objasnite njihovo ponašanje u vodenim otopinama.
- tvari koje pokazuju površinsku aktivnost
- sastoje se od hidrofobrog dijela-ugljikovodični lanac (rep) i hidrofilnog dijela-> kiselinski (glava)
- polarni dio molekule shematski se prikazuje kružićem, a hidrofobni (lanac ugljikovodika) linijom
- pri nižoj koncentraciji molekule PAT djelomično su disocirane
- pozitivni ioni raspoređeni su po cijeloj otopini, a PA dio molekule okrenut je svojim hidrofilnim dijelom (negativno nabijenim) prema vodi
- PAT se koncentriraju na površini vode i tako postižu nižu energiju
- svojstvo površinske aktivnosti tvari odgovorno je za nastajanje micelarne strukture
+ slika
- Kakvi su to hidrofilni i hidrofobni koloidi?
Hidrofilni koloidi
- uzajamno djelovanje između čestica disperzne faze i sredstva
- čestice su hidratizirane
- hidratizirani sloj stvara se tako što se dipolne molekule vole čvrsto vežu na površinu čestice
- tako se smanjuje utjecaj privlačnih van der Waalsovih sila između čestica
Hidrofobni koloidi
- slabo uzajamno djelovanje između čestica disperzne faze i sredstva dok su privlačne sile između čestica jake
- zbog toga, čestice lako flokuliraju (spajaju se u veće agregate) nakon čega se izdvajaju iz otopine
- stabilnost ovisi o električnom naboju čestica
- postižu stabilnost adsorpcijom istovrsno nabijenih iona koji se u suvišku nalaze u otopini
- Koja svojstva koloidno disperznih sustava poznajete? Ukratko ih objasnite.
1) Specifična površina - direktno proporcionalna stupnju disperzije i obrnuto proporcionalna veličini čestice
k - koeficijent ovisan o obliku čestice
D - stupanj disperzije
- povećanje disperzije -> povećanje spec.površine -> povećanje broja molekula
2) Difuzija - spontani proces izjednačavanja koncentracija - ostvaruje se gibanjem čestica s mjesta manje na mjesto veće koncentracije
- velike čestice teže se kreću kroz otopinu uslijed većeg trenja
- brzina difuzije koloidnih čestica manja je od brzine difuzije molekula u pravim otopinama
3) Sedimentacija - proces spontanog taloženja čestica pod djelovanjem gravitacijske sile, jače je izražena u grubo disperznim sustavima nego u koloidnim
4) Brownowo gibanje - neprestano kaotično gibanje koloidnih čestica u tekućem disperznom sredstvu
- uzrokovano je toplinskim gibanjem molekula otapala koje su prema kinetičkoj teoriji stalno u pokretu
- molekule otapala udaraju u dispergirane čestice i predaju im dio energije
- čestice se gibaju translatorno ali nepravilno
- važan je čimbenik za stabilnost koloidnih sustava
5) Optička svojstva - koloidne čestice izazivaju rasipanje svjetlosti (Tyndallov učinak koji potvrđuje heterogenu prirodu koloidnih čestica, jače izražen u liofobnim koloidima)
6) Adsorpcija – jedno od najvažniih svojstava koloidno disp. sustava
- doprinosi električnom nabijanju čestica i osnovni je temelj stabilnosti mnogih koloidnih disperzija
- smanjenje slobodne energije površine (površinskog napona) postiže se adsorpcijom drugih tvari iz otopine
-
7) Električna svojstva - koloidne čestice mogu adsorbirati određenu vrstu iona iz otopine što rezultira stvaranjem koloidnih iona
- mogu adsorbirati iz otopine ione vode (H3O+ i OH-) ili ione od kojih se sastoji sama čestica
- adsorbirani sloj je monomolekularni
+ slika
- Koje pojave na površini granica faza poznajete?
- površinska napetost
- kvašenje
- adsorpcija
- Objasnite površinsku napetost
- mjera elastičnosti sila na površini tekućine
- uzrokovana je međumolekularnim silama unutar tekućine
- na molekulu tekućine, koja se nalazi u unutrašnjosti tekućine, sa svih strana djeluju sile iste jačine
- molekula tekućine, u površinskom sloju, je pod utjecajem neizbalansiranih sila
- rezultanta sila koje djeluju na molekule u površinskom sloju usmjerena je prema unutrašnjosti tekućine i teži smanjiti površinu na minimum
- površina se ponaša kao da je prekrivena elastičnim filmom
- da bi se tekućem uzorku povećala površina (σ), potrebno je utrošiti rad (w) razmjeran povećanju površine
+ slika
- Kako se dijeli adsorpcija (prema prirodi sila)? Objasnite svaku.
- Fizikalna
- omogućena je vodikovim ili slabim van der Waalsovim privlačnim silama
- uvijek je reverzibilna
- sile su dugog dometa u odnosu na kemijske veze
- sposobnost plinova za adsorpciju raste istim nizom kao i njihova sposobnost za ukapljivanjem za što su odgovorne van der Waalsove privlačne sile
- može biti lokalizirana i nelokalizirana (adsorptivne molekule gibaju se slobodno po površini molekule)
- pojavljuje se spontano pri čemu adsorptiv nastoji zauzeti cijelu površinu adsorbensa
- istovremeno se događa i desorpcija
- viša temperatura - slabija fizikalna adsorpcija - Kemijska
- obično je ireverzibilna
- ostvaruje se kemijskim vezama pri čemu nastaje monomolekularni sloj novog spoja
- stvorene veze su jake i mogu biti ionske ili kovalentne
- kemisorbirani slojevi dobro prijanjaju za površinu i teško se odvajaju
- proces kemisorpcije je spor pri nižim temperaturama zbog visoke energije aktivacije
- Kako opisujemo adsorpcijsku ravnotežu?
-funkcijom f(na,p,T)=0
na-broj molova adsorbirane tvari po jedinici mase
p-tlak
T-temperatura
- pri razmatranju ravnoteža, jedna varijabla mora biti stalna
- Koji adsorpcijski sustav ste ispitivali na laboratorijskim vježbama?
- određivanje koncentracije adsorbirane octene kiseline na aktivnom ugljenu
- Kako povišena temperatura utječe na fizikalnu adsorpciju, a kako na kemisorpciju?
- slabi fizikalnu adsorpciju
- ubrzava proces kemisorpcije
- Koje adsorpcijske izoterme poznajete i koja su njihova obilježja?
- najčešće se razmatraju adsorpcijske izoterme koje predstavljaju odnos količine adsorbirane tvari i koncentracije ili tlaka te tvari, pri stalnoj temperaturi
- zbog različitih mehanizama adsorpcije, postoji veliki broj eksperimentalno dobivenih adsorpcijskih izotermi
Izoterme imaju tri izražena dijela:
a) početni dio krivulje pokazuje ovisnost adsorpcije o tlaku / koncentraciji pri niskim vrijednostima navedenih parametara što ukazuje na područje u kojem postoji raspoloživa površina za adsorpciju
b) horizontalni dio krivulje pri visokim vrijednostima tlaka / koncentracije odgovara potpunom zasićenju površine adsorbensa s adsorptivom
- u uvjetima u kojima se stvara monomolekularni adsorpcijski sloj, količina adsorbirane tvari ne ovisi o tlaku / koncentraciji
c) centralni dio krivulje odgovara srednjem stupnju adsorpcije na površinu adsorbensa
Freundlichova:
- empirijska
- to je jednadžba parabole, koja ne objašnjava područje adsorpcije u kojem adsorpcija nije ovisna o koncentraciji
Langmuirova jednadžba :
- uvjete za adsorpcijsku ravnotežu plina izveo iz molekularno kinetičkih uvjeta
- njegova razmatranja odnose se prvenstveno na kemijsku adsorpciju pri kojoj plin stvara na površini krute faze monomoleklarni sloj
- ostali pretpostavljeni uvjeti su: površina je homogena, nema međudjelovanja između adsorbiranih čestica, broj adsorpcijskih mjesta ograničen je na neku maksimalnu vrijednost (do potpunog zasićenja cijele površine)
- Koju ulogu u procesu flotacije imaju površinski aktivne tvari?
- PAT iz otopine akumuliraju se na graničnim površinama jer tako smanjuju površinsku energiju
- povećanjem hidrofilnosti povećava se i topljivost u vodi
- PAT se u vodenom okolišu hidrofilnim dijelom orijentiraju prema vodi, dok hidrofobnim dijelom nastoje izbjeći kontakt s vodom, što uzrokuje njihovo akumuliranje na međupovršini
- Opište proces modificiranja međupovršine uslijed adsorpcije PAT
- uslijed adsorpcije PAT dolazi do modificiranja međupovršine:
a) ako molekule PAT dođu u kontakt s polarnom površinom, adsorbiraju se
svojim polarnim dijelom i površina postaje hidrofobna,
b) ako se PAT adsorbiraju na nepolarnu površinu, od hidrofobne nastaje hidrofilna površina
- mijenjaju fizikalo-kemijska svojstva međupovršina, te utječu na prijenos mase i energije između površina
- Objasnite postupak flotacije kod izdvajanja metala iz rude.
- postupak odjeljivanja hidrofobnih čvrstih tvari od hidrofilnih pomoću mjehurića zraka na osnovi razlike u površinskim značajkama mineralnih komponenti
- postupak se sastoji u usitnjavanju rude koja se miješa s vodom pri čemu nastaje suspenzija (pulpa) u flotacijskoj ćeliji
- nakon toga suspenziji se dodaju tvari koje osiguravaju učinkovitost flotacije.
- Propuhivanjem zraka (ili ugljikovog dioksida) stvara se pjena
- hidrofilne čestice jalovine (stijene, gline, pijesak) voda kvasi i one padaju na dno flotacijske ćelije
- hidrofobne čestice metala ulaze u pjenu i odlaze na površinu.
- dobiva se koncentrat, pjena bogata metalima koja se uklanja i dalje obrađuje
- Koja sredstva za flotaciju poznajete? Ukratko opišite način djelovanja svakog od navedenih.
1) Kolektori - mijenjaju površinu minerala stvarajući tanki film te tako utječu na sposobnost kvašenja čestice
2) Pjenići – organske, površinski aktivne tvari koje se koncentriraju na granici faza plin-tekućina, hidrofobni dio molekule okreće se prema mjehuriću zraka (plina), a hidrofilni dio prema vodi i na taj način pjenići stabiliziraju mineralnu pjenu
3) Sakupljaći – pjenići - imaju sposobnost i kolektora i pjenića
4) Regulatori - tvari koje utječu na proces flotacije, koriste se za poboljšanje selektivnosti procesa flotacije tj. za kontroliranje selektivnog djelovanja kolektora (aktivatori, dezaktivatori?, depresori)
- Što je proces izgaranja? Koja je to vrsta kemijske reakcije? Kako se dijeli s obzirom na brzinu reakcije?
- je reakcija između goriva i oksidansa
- radi se o redoks kemijskim reakcijama
- s obzirom na brzinu reakcije dijeli se na:
1. tihu oksidaciju (spor proces, oslobađanje energije tijekom dužeg vremen. perioda)
2. burnu oksidaciju (brz proces izgaranja kod kojeg se oslobađa velika količina plina)
3. eksplozija (vrlo brza reakcija, naglo oslobađanje velike količine topline i plinovitih produkata)
- Objasnite endotermne kemijske spojeve na primjeru eksplozivnih molekula.
- endotermne kemijske reakcije javljaju se uglavnom pri raspadu endotermnih kemijski spojeva koji su nastali uz utrošak određene količine energije iz okoline
- ta se energija nije izgubila, nego je pohranjena u molekulama tih tvari u obliku kemijske energije
- relativno nestabilne kemijske veze između atoma unutar eksplozivnih molekula, posjeduju potencijalnu kemijsku energiju koja se pri povoljnim uvjetima može pretvoriti u kinetičku energiju (energiju gibanja)
- ovi spojevi se mogu uslijed nekog energetskog utjecaja naglo raspasti na svoje komponente, pri čemu nestabilne kemijske veze prelaze u stabilnije, oslobađajući pri tome vezanu toplinu u okolinu (egzotermni proces)
- ako su produkti njihovog raspada plinovi, oni će se zagrijati, jako ekspandirati i na taj način djelovati razarajuće
- primjer: azidi
- Objasnite egzotermne kemijske spojeve na primjeru eksplozivnih molekula.
- nastali su uz oslobađanje određene količine energije
- mogu eksplozivno izgarati i čine najbrojniju skupinu čistih homogenih eksplozivnih tvari
- potrebno je prvo uložiti energiju za prekid kemijskih veza između pojedinih atoma u eksplozivnoj molekuli tj. za razgradnju molekule eksploziva na osnovne elemente
- nastali atomi brzo se pregrupiraju, stvarajući nove kemijske veze uz oslobađanje velike količine energije.
- to su reakcije oksidacije gorivih dijelova molekule s atomom kisika iz molekule pri čemu nastaju stabilne male molekule: CO, CO2, H2O, N2.
- Što su kemijske eksplozije?
rezultat vrlo brzih reakcija oksidacije
- samoodržive, egzotermne reakcije koje oslobađaju veliku količinu toplinske energije
- pritom nastaje i velika količina vrućih plinovitih produkata
- eksplozija se zbiva uz pojavu svjetla, zvuka ili dima
- O čemu ovisi brzina eksplozivne reakcije?
ovisi o energiji aktivacije i temperaturi pri kojoj se reakcija odvija
- povećanjem temperature povećava se udio molekula koje posjeduju energiju aktivacije
- energija aktivacije-najmanja energija potrebna za aktiviranje eksploziva
- Koja jednadžba opisuje ovisnost brzine kemijske reakcije o temperaturi?
-Arrhenius-ova jednadžba k=Ae-Ea/RT k-konstanta brzine reakcije A-faktor frekvencije Ea-energija aktivacije R-opća plinska konstanta T-temperatura
- Koje su karakteristike lančane eksplozije?
- odvijaju se preko slobodnih radikala
- to su visoko reaktivni atomi ili molekularni fragmenti koji imaju jedan ili više nesparenih valentnih elektrona
- najčešće nastaju razaranjem kovalentne veze
- što je veća energija potrebna za cijepanje veze u molekuli, to je radikal koji nastaje reaktivniji.
- pri sudaru radikala s molekulom neke druge tvari, nastaje novi radikal koji reakcijom s nekom drugom inertnom molekulom regenerira polazni radikal
- skup svih elementarnih reakcija koje dovode do regeneracije polaznog radikala zove se reakcijski ciklus
- ponavljanjem ciklusa nastaje reakcijski lanac čija dužina ovisi o reaktivnosti radikala
- kada se dva slobodna radikala međusobno spoje reakcijski lanac završava (prekidna reakcija - moguća samo ako je istovremeno prisutna i neka treća čestica, molekula i sl. ili zid posude koja može primiti višak energije, inače molekula nastala rekombinacijom radikala mogla bi se odmah raspasti jer sadrži svu svoju energiju stvaranja)
- Opišite proces izgaranja eksploziva.
- odvija se po površini eksplozivne tvari
- slabi eksplozivi podliježu deflagraciji mehanizmom površinskog izgaranja
- površinska kemija izgaranja pojavljuje se kada se goriva tvar, prisutna u materijalu, oksidira kisikom čiji se izvor nalazi unutar samog materijala
- radi se o samostalnom energijskom sustavu u kojem kompleksne kemijske reakcije u konačnici produciraju toplinu i plinovite produkte izgaranja koji se šire u okoliš u suprotnom smjeru od procesa izgaranja tj. smjera prostiranja fronte plamena
- cijeli proces oslobađa dovoljno energije i topline za poticaj procesa razlaganja i oksidacije novih izloženih površina eksploziva
- jedan dio topline prenosi se kondukcijom s goruće površine u unutrašnjost eksplozivne tvari, na susjedni sloj, neposredno ispod površine koja izgara, te mu povećava temperatura što rezultira zapaljenjem sloja
- napredovanje eksplozivne reakcije izgaranja ostvaruje se i prijenosom mase
+ slika