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)