60) Устойчивость и коагуляция дисперсных систем.

Раздел «Устойчивость и коагуляция дисперсных систем» считается одним из центральных в курсе коллоидной химии. Связано это с тем, что устойчивость дисперсий и нарушение ее (коагуляция) играют большое значение во многих технологических процессах, связанных с их применением. Например, при синтезе латексов синтетических полимеров дисперсная система должна быть устойчивой во избежание потерь полимера в результате образования коагулюма. Целевое выделение полимера из латекса возможно, наоборот, только при нарушении устойчивости, т.е. при управляемой коагуляции. Использование латексов синтетических полимеров для модификации тканей с целью придания им новых свойств (формоустойчивости, масло-, кислото-, водоотталкивания), связано с процессом гетерокоагуляции частиц полимеров на поверхности волокон в тканях. Устойчивость дисперсных систем (пигментов в поликонденсационных и полимеризационных системах) позволяет получать пигментированные волокна. Нарушение устойчивости дисперсий пигментов в растворах или расплавах полимеров и образование агрегатов частиц способны вызвать разрыв при формовании волокон в результате разрыва целостности текущего пигментированного раствора или расплава.

Стабильность печатных пигментированных красок, используемых для колорирования тканей, также влияет на процесс печати, на оттенок и даже на цвет пигментов в полимерных пленках на поверхности тканей.

Очевидно, что знание закономерностей создания устойчивых систем и их коагуляции имеет не только теоретический, но и практический интерес для специалистов, занимающихся проблемами получения химических волокон, производства текстильных материалов и применения латексов. В этой связи данный раздел будет полезным для студентов – будущих инженеров, химиков-технологов, специалистов по производству химических волокон, текстильных и нетканых материалов. Особенно важно знание этих проблем для будущих специалистов в области инженерной охраны окружающей среды методами очистки сточных вод и газовых выбросов от вредных веществ, так как широкий ряд способов очистки основан именно на коагуляции дисперсных загрязнений.

61) Строение органических веществ. Теория химического строения а.М. Бутлерова

Точный молекулярный состав организмов до настоящего времени полностью не известен. Это объясняется невероятным числом и сложностью разных молекул даже в одноклеточном организме, не говоря уже о сложных многоклеточных системах. Такое многообразие обусловлено свойствами атомов углерода и их способностью к структурным изменениям. Подавляющая часть молекул клетки, исключая воду, относится к углеродным соединениям, называемым органическими. Углерод, имея уникальные химические свойства, фундаментальные для жизни, составляет ее химическую основу. Благодаря малому размеру и наличию на внешней оболочке четырех электронов атом углерода может образовать четыре прочные ковалентные связи с другими атомами. Наиболее важное значение имеет способность атомов углерода соединяться друг с другом, образуя цепи, кольца и, в конечном итоге, скелет больших и сложных органических молекул. К тому же углерод легко образует ковалентные связи с другими биогенными элементами (обычно с Н, N, Р, О и S). Именно этим объясняется астрономическое число разнообразных органических соединений, обеспечивающих существование живых организмов во всех их проявлениях. Разнообразие это проявляется в структуре и размерах молекул, в их химических свойствах, в степени насыщенности углеродного скелета, в различной форме молекул, определяемой углами внутримолекулярных связей.

Среди известных органических веществ, обнаруженных в живых организмах, можно выделить малые биологические молекулы (аминокислоты, гаицерол, холин, азотистые основания и т. д.) и биополимеры. Биологические полимеры — это высокомолекулярные (молекулярная масса 103—109 далыпон) органические соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев — мономеров. К биополимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, гем и целлюлоза, пектиновые вещества, хитин и др.)- Мономерами для них служат соответственно аминокислоты, нуклеотиды и моносахариды.

Биополимеры составляют около 90% сухой массы клетки, при этом у животных количественно преобладают белки, у растений — полисахариды.

1.Атомы в молекулах соединены друг с другом в определенной последовательности согласно их валентностям. Последовательность межатомных связей в молекуле называется ее химическим строением и отражается одной структурной формулой (формулой строения).

2.Химическое строение можно устанавливать химическими методами. (В настоящее время используются также современные физические методы).

3.Свойства веществ зависят от их химического строения.

4.По свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по строению молекулы - предвидеть свойства.

5.Атомы и группы атомов в молекуле оказывают взаимное влияние друг на друга.

Теория Бутлерова явилась научным фундаментом органической химии и способствовала быстрому ее развитию. Опираясь на положения теории, А.М. Бутлеров дал объяснение явлению изомерии, предсказал существование различных изомеров и впервые получил некоторые из них.

62) Орбиталь

1

0

1s

2

0,1

2s,2p

3

0,1,2

3s,3p,3d

Состояние электрона характеризующееся различными значениями побочного квантового числа называется энергетическим подуровнем. В пределах каждого уровня с увеличением , растёт энергия орбитали.

Каждому значению соответствует определённая форма орбитали (например, при - это сфера, центр которой совпадает с ядром).

Магнитное квантовое число характеризует ориентацию орбитали в пространстве (принимает все целочисленные значения от - до +).

Например, для . В пределах каждого подуровня орбиталь имеет одинаковую энергию.

Спиновое квантовое число характеризует вращательный момент, который приобретает электрон в результате собственного вращения вокруг своей оси (принимает два значения: - вращение по часовой стрелке, - вращение против часовой стрелки).

Атомные орбитали заполняются электронами в соответствии с 3-мя принципами:

Принцип устойчивости (принцип min энергии): Каждая новая орбиталь заполняется только после того, как будут заполнены все предыдущие, т.е. более устойчивые (с min энергией) орбитали.

Энергия атомных орбиталей возрастает следующим образом:

Правило Клечковского: заполнение электронами атомных орбиталей происходит в соответствии с увеличением суммы главного и побочного квантовых чисел; если одинакова, то атомная орбиталь заполняется от больших и меньших к меньшим и большим .

Принцип Паули: в атоме не может быть 2 электрона, у которых 4 одинаковых квантовых числа. Следовательно, на 1-ой орбитали могут находиться не более 2-х электронов, отличающихся друг от друга значением спинового квантового числа. Отсюда следует, что максимальное количество электронов на энергетическом уровне , на энергетическом подуровне .

Пример:

Правило Хунда: электроны располагаются на орбиталях равной энергии таким образом, чтобы их суммарный спин был максимальный. Это означает, что первоначально электроны заполняют все свободные орбитали данного подуровня по 1-му, имея при этом параллельные спины, и только потом происходит заполнение этих орбиталей 2-ми электронами.

где п — главное квантовое число, в основном определяющее энергию электрона; l — орбитальное (побочное) квантовое число, характеризующее момент количества движения электрона; т — магнитное квантовое число, характеризующее проекцию момента количества движения электрона на некоторое выделенное направление, а именно — направление внешнего магнитного поля; s — спиновое квантовое число, характеризующее некоторый дополнительный момент количества движения электрона, присущий самому электрону. На квантовые числа l, т и s накладываются следующие ограничения: l не может быть больше, чем главное квантовое число минус единица; т может принимать 2l +1 различных значений

от —l до +l; s может принимать только два значения:

Вале́нтность (от лат. valens — имеющий силу) — способность атомов химических элементов образовывать определённое число химических связей с атомами других элементов. В соединениях, образованных при помощи ионных связей, валентность атомов определяется числом присоединённых или отданных электронов. В соединениях с ковалентными связями валентность атомов определяется числом образовавшихся обобществленных электронных пар.