Metody získávání disperzních systémů, jejich klasifikace a stručná charakteristika. Která metoda získávání disperzních systémů je z termodynamického hlediska nejpřínosnější? Kondenzační metody pro získání disperzních systémů Metody pro získání disperzních systémů

9. Určete změnu izobaricko-izotermického potenciálu reakce N 2 (g) + 2H 2 O (l) = NH 4 NO 2 (l) a uveď závěr o směru jeho toku za standardních podmínek, je-li pro H 2 O (l) roven – 237,4 kJ/ mol a pro NH 4 NO 2 (l) se rovná – 115,8 kJ/mol.

Změna izobaricko-izotermického potenciálu je menší než 0, proto může proces probíhat spontánně ve směru přímé reakce.

14. Určete molekulovost a řád chemické reakce na konkrétních příkladech.

Molekularita reakce je určena minimálním počtem molekul, které se současně účastní elementárního aktu dané reakce. Molekularita a řád reakce jsou číselně stejné pouze pro nejjednodušší reakce. U složitých procesů budou tyto reakční charakteristiky odlišné (řád reakce je menší než její molekulová hmotnost). Formální pojetí řádu reakce tedy ve většině případů neodráží její složitý mechanismus, tzn. přítomnost několika přechodných elementárních reakcí (stupňů). Znalost experimentálního řádu reakce však umožňuje posoudit její navrhovaný mechanismus porovnáním vypočítaných a experimentálně pozorovaných hodnot n. Pokud experimentálně zjištěné pořadí reakce neodpovídá počtu molů činidel účastnících se reakce, znamená to, že reakce není elementární proces, ale probíhá složitým mechanismem. U složitého mechanismu je rychlost celkové reakce určena rychlostí nejpomalejšího stupně vícestupňového procesu. Pokud tedy reakce probíhá v jednom stupni, pak se její řád rovná molekulovosti; jestliže reakce probíhá v několika stupních, pak se pořadí každého stupně reakce rovná molekulové hmotnosti pouze tohoto stupně. Experimentální stanovení řádu reakce tedy může sloužit jako metoda pro studium jejího mechanismu.

Pokud je k provedení elementárního aktu potřeba pouze jedna částice (molekula), pak se taková reakce nazývá monomolekulární.

U elementárního procesu se současnou účastí dvou částic bude reakce nazývána bimolekulární atp.

Například:

Reakce je monomolekulární, pořadí reakce je 1/3.

C (t) + H20 (g) CO (g) + H2 (g)

Reakce je bimolekulární, řád reakce je 2/2=1.

Reakce je trimolekulární, pořadí reakce je 2/3 (ze tří molekul reagujících látek se získají dvě molekuly reakčního produktu).

29. Změna volné energie, která doprovází chemickou reakci, její souvislost s rovnovážnou konstantou. Výpočet tepelného účinku reakce.

Změna Gibbsovy volné energie neboli změna izobaricko-izotermického potenciálu je maximální část energie systému, kterou lze za daných podmínek přeměnit na užitečnou práci. Když reakce nastane spontánně.

V souladu se zákonem hromadné akce za svévolnou reakci

a A + b B = c C + d D (1)

Rychlostní rovnici pro dopřednou reakci lze napsat:

, (2)

a pro rychlost reverzní reakce

. (3)

Jak reakce (1.33) probíhá zleva doprava, koncentrace látek A a B se sníží a rychlost dopředné reakce se sníží. Na druhé straně, jak se reakční produkty C a D hromadí, rychlost reakce zprava doleva se zvýší. Nastává okamžik, kdy se rychlosti υ 1 a υ 2 stanou stejnými, koncentrace všech látek zůstávají nezměněny, proto,

Kde K c = k 1 / k 2 = .

Konstanta Kc, rovna poměru rychlostních konstant dopředných a zpětných reakcí, kvantitativně popisuje stav rovnováhy prostřednictvím rovnovážných koncentrací výchozích látek a produktů jejich interakce (v rozsahu jejich stechiometrických koeficientů) a se nazývá rovnovážná konstanta. Rovnovážná konstanta je konstantní pouze pro danou teplotu, tzn. Kc = f (T). Rovnovážná konstanta chemické reakce se obvykle vyjadřuje jako poměr, jehož čitatel je součin rovnovážných molárních koncentrací produktů reakce a jmenovatel součin koncentrací výchozích látek.

Pokud jsou reakční složky směsí ideálních plynů, pak je rovnovážná konstanta (K p) vyjádřena parciálními tlaky složek:

Kp = . (5)

Z rovnice (6) vyplývá, že K p = K c za předpokladu, že reakce probíhá beze změny počtu molů v plynné fázi, tzn. když (c + d) = (a + b).

Pokud reakce (1) nastane spontánně při konstantních P a T nebo V a T, pak hodnoty G a tuto reakci lze získat z rovnice:

kde Р А, Р В, Р С, Р D jsou parciální tlaky výchozích látek a reakčních produktů.

Rovnice (7) se nazývá rovnice izotermy Van't Hoffovy chemické reakce. Tento vztah umožňuje vypočítat hodnoty G a F reakce a určit její směr při různých koncentracích výchozích látek.

Je třeba poznamenat, že jak pro plynné systémy, tak pro roztoky, kdy se pevné látky účastní reakce (tj. pro heterogenní systémy), není koncentrace pevné fáze zahrnuta do výrazu pro rovnovážnou konstantu, protože tato koncentrace je prakticky konstantní. Ano, pro reakci

2 CO (g) = CO 2 (g) + C (t)

rovnovážná konstanta se zapisuje jako

Závislost rovnovážné konstanty na teplotě (pro teplotu T 2 vzhledem k teplotě T 1) vyjadřuje následující van't Hoffova rovnice:

, (8)

kdeН 0 – tepelný účinek reakce.

34. Osmóza, osmotický tlak. Van't Hoffova rovnice a osmotický koeficient.

Osmóza je spontánní pohyb molekul rozpouštědla přes semipermeabilní membránu, která odděluje roztoky o různých koncentracích, od roztoku nižší koncentrace k roztoku vyšší koncentrace, což vede k ředění posledně jmenovaných. Jako polopropustná membrána se často používá celofánový film, jehož malými otvory mohou selektivně procházet pouze maloobjemové molekuly rozpouštědla a jsou zadržovány velké nebo solvatované molekuly nebo ionty - u vysokomolekulárních látek a film ferokyanidu mědi pro nízkomolekulární látky. Procesu přenosu rozpouštědla (osmózy) lze zabránit, pokud na roztok s vyšší koncentrací působí vnější hydrostatický tlak (za podmínek rovnováhy se bude jednat o tzv. osmotický tlak, označovaný písmenem ). Pro výpočet hodnoty  v roztocích neelektrolytů se používá empirická Van't Hoffova rovnice:

= CRT,

kde C je molární koncentrace látky, mol/kg;

R – univerzální plynová konstanta, J/mol K.

Velikost osmotického tlaku je úměrná počtu molekul (obecně počtu částic) jedné nebo více látek rozpuštěných v daném objemu roztoku a nezávisí na jejich povaze a povaze rozpouštědla. V roztocích silných nebo slabých elektrolytů se v důsledku disociace molekul zvyšuje celkový počet jednotlivých částic, proto je třeba do rovnice pro výpočet osmotického tlaku zavést vhodný koeficient úměrnosti, nazývaný izotonický koeficient.

i C R T,

kde i je izotonický koeficient, vypočítaný jako poměr součtu počtu iontů a nedisociovaných molekul elektrolytu k počátečnímu počtu molekul této látky.

Pokud tedy stupeň disociace elektrolytu, tzn. poměr počtu molekul dezintegrovaných na ionty k celkovému počtu molekul rozpuštěné látky je roven  a molekula elektrolytu se rozpadne na n iontů, pak se izotonický koeficient vypočte takto:

i = 1 + (n – 1) · ,(i > 1).

Pro silné elektrolyty můžeme vzít  = 1, pak i = n a koeficient i (také větší než 1) se nazývá osmotický koeficient.

Fenomén osmózy má pro rostlinné a živočišné organismy velký význam, protože membrány jejich buněk ve vztahu k roztokům mnoha látek mají vlastnosti polopropustné membrány. V čisté vodě buňka velmi bobtná, v některých případech až k protržení membrány, a v roztocích s vysokou koncentrací solí naopak velkou ztrátou vody zmenšuje a zvrásňuje. Proto se do potravin při konzervaci přidává velké množství soli nebo cukru. Mikrobiální buňky za takových podmínek ztrácejí značné množství vody a umírají.

Osmotický tlak zajišťuje pohyb vody v rostlinách díky rozdílu osmotického tlaku mezi buněčnou šťávou kořenů rostlin (5-20 bar) a půdním roztokem, který se dále ředí při zavlažování. Osmotický tlak způsobuje, že voda stoupá v rostlině od kořenů k vrcholu. Listové buňky tedy ztrácejí vodu, osmoticky ji absorbují z kmenových buněk a ty ji odebírají z kořenových buněk.

49. Vypočítejte emf galvanického článku měď-zinek, ve kterém je koncentrace iontů Cu 2 + se rovná 0,001 mol/l a iontůZn 2+ 0,1 mol/l. Při výpočtech vezměte v úvahu standardní hodnoty EMF:

ε o (Zn 2+ /Zn 0) = – 0,74 V a ε o (Cu 2 + /Cu 0) = + 0,34 V.

Pro výpočet hodnoty EMF se používá Nernstova rovnice

54. Metody získávání disperzních systémů, jejich klasifikace a stručná charakteristika. Která metoda získávání disperzních systémů je z termodynamického hlediska nejpřínosnější?

Disperzní metoda. Skládá se z mechanického drcení pevných látek na danou disperzi; rozptyl ultrazvukovými vibracemi; elektrická disperze pod vlivem střídavého a stejnosměrného proudu. K získání disperzních systémů disperzní metodou se široce používají mechanická zařízení: drtiče, mlýny, hmoždíře, válce, mlýnky na barvy, třepačky. Kapaliny jsou atomizovány a rozstřikovány pomocí trysek, mlýnků, rotujících disků a odstředivek. Disperze plynů se provádí především jejich probubláváním kapalinou. V pěnových polymerech, pěnovém betonu a pěnové sádrovce vznikají plyny pomocí látek, které uvolňují plyn při zvýšených teplotách nebo při chemických reakcích.

Přes široké použití disperzních metod je nelze použít k získání disperzních systémů s velikostí částic -100 nm. Takové systémy se získávají kondenzačními metodami.

Kondenzační metody jsou založeny na procesu tvorby dispergované fáze z látek v molekulárním nebo iontovém stavu. Nezbytným požadavkem této metody je vytvoření přesyceného roztoku, ze kterého by měl být získán koloidní systém. Toho lze dosáhnout za určitých fyzikálních nebo chemických podmínek.

Fyzikální metody kondenzace:

1) ochlazování par kapalin nebo pevných látek při adiabatické expanzi nebo jejich smíchání s velkým objemem vzduchu;

2) postupné odstraňování (odpařování) rozpouštědla z roztoku nebo jeho nahrazení jiným rozpouštědlem, ve kterém je dispergovaná látka hůře rozpustná.

Fyzikální kondenzací se tedy rozumí kondenzace vodní páry na povrchu vzdušných pevných nebo kapalných částic, iontů nebo nabitých molekul (mlha, smog).

Výměna rozpouštědla vede k vytvoření solu, když se k původnímu roztoku přidá další kapalina, která se dobře mísí s původním rozpouštědlem, ale je špatným rozpouštědlem pro rozpuštěnou látku.

Chemické kondenzační metody jsou založeny na provádění různých reakcí, v jejichž důsledku se z přesyceného roztoku vysráží nerozpuštěná látka.

Chemická kondenzace může být založena nejen na výměnných reakcích, ale také na redoxních reakcích, hydrolýze atd.

Dispergované systémy lze také získat peptizací, která spočívá v přeměně sedimentů, jejichž částice již mají koloidní velikosti, na koloidní „roztok“. Rozlišují se tyto typy peptizace: peptizace promýváním sedimentu; peptizace povrchově aktivními látkami; chemická peptizace.

Například čerstvě připravená a rychle promytá sraženina hydroxidu železa se přidáním malého množství roztoku FeCl 3 (adsorpční peptizace) nebo HCl (rozpouštění) změní na červenohnědý koloidní roztok.

Mechanismus tvorby koloidních částic pomocí peptizační metody byl prostudován poměrně plně: chemická interakce částic na povrchu probíhá podle následujícího schématu:

Další jednotka adsorbuje ionty Fe +3 nebo FeO +, následné vznikají jako výsledek hydrolýzy FeCl 3 a jádro micely dostává kladný náboj. Vzorec micely lze zapsat jako:

Z termodynamického hlediska je nejvýhodnější metoda disperze.

1) Difúzní koeficient pro kulovou částici se vypočítá pomocí Einsteinovy ​​rovnice:

,

kde N А je Avogadroovo číslo, 6 10 23 molekul/mol;

h – viskozita disperzního prostředí, N s/m 2 (Pa s);

r – poloměr částice, m;

R – univerzální plynová konstanta, 8,314 J/mol K;

T – absolutní teplota, K;

číslo 3.14.

2) Střední kvadratický posun:

  ·D·

kde   střední čtvercový posun (průměrná hodnota posunu) disperzní částice, m 2 ;

doba, během níž je částice přemístěna (doba difúze), s;

D  součinitel difúze, m 2. s-1.

  ·D·=2*12,24*10-10 *5=12,24*10-9 m 2

Odpověď:    12,24*10 -9 m 2 .

74. Povrchově aktivní látky. Popište příčiny a mechanismus projevu jejich povrchové aktivity.

V nízkých koncentracích tvoří povrchově aktivní látky pravé roztoky, tzn. částice se dispergují a redukují na jednotlivé molekuly (nebo ionty). Jak se koncentrace zvyšuje, objevují se micely. ve vodných roztocích jsou organické části molekul v micelách spojeny do kapalného uhlovodíkového jádra a polární hydratované skupiny jsou ve vodě, zatímco celková plocha kontaktu hydrofobních částí molekul s vodou je ostře snížena. Díky hydrofilitě polárních skupin obklopujících micelu je povrchové (mezifázové) napětí na rozhraní jádro-voda sníženo na hodnoty, které zajišťují termodynamickou stabilitu takových agregátů ve srovnání s molekulárním roztokem a makrofází povrchově aktivní látky.

Při nízkých micelárních koncentracích se tvoří kulovité micely (Hartley micely) s tekutým apolárním jádrem.

Povrchová aktivita souvisí s chemickým složením látky. Zpravidla se zvyšuje s klesající polaritou povrchově aktivní látky (u vodných roztoků).

Podle Langmuira dochází při adsorpci k vtažení polární skupiny, která má vysokou afinitu k polární fázi, do vody a k vytlačení uhlovodíkového nepolárního radikálu. výsledný pokles Gibbsovy energie omezuje velikost povrchové vrstvy na tloušťku jedné molekuly. v tomto případě vzniká tzv. monomolekulární vrstva.

Podle struktury se molekuly tenzidů dělí na neiontové, postavené na bázi esterů, včetně ethoxyskupin, a iontové, založené na organických kyselinách a zásadách.

Iontové povrchově aktivní látky disociují v roztoku za vzniku povrchově aktivních iontů, například:

Pokud při disociaci vznikají povrchově aktivní anionty, nazýváme povrchově aktivní látky aniontové (soli mastných kyselin, mýdla). Pokud při disociaci vznikají povrchově aktivní kationty, nazýváme povrchově aktivní látky kationické (soli primárních, sekundárních a terciárních aminů).

Existují povrchově aktivní látky, které v závislosti na pH roztoku mohou být buď kationtové nebo aninoaktivní (bílkoviny, aminokyseliny).

Zvláštností molekul povrchově aktivní látky je, že mají vysokou povrchovou aktivitu vůči vodě, což odráží silnou závislost povrchového napětí vodného roztoku povrchově aktivní látky na jeho koncentraci.

Při nízkých koncentracích povrchově aktivní látky je adsorpce úměrná koncentraci.

Povrchová aktivita souvisí s chemickým složením látky. Zpravidla se zvyšuje s klesající polaritou povrchově aktivní látky (u vodných roztoků). Například pro karboxylové kyseliny je hodnota aktivity vyšší než pro jejich soli.

Při studiu homologních řad byla objevena jasná závislost aktivity na délce uhlovodíkového radikálu.

Na základě velkého množství experimentálního materiálu na konci 19. století Duclos a Traube formulovali pravidlo: povrchová aktivita v sérii homologů se zvyšuje 3-3,5krát se zvýšením uhlovodíkového řetězce o jednu CH 2 skupinu.

Jak se koncentrace zvyšuje, adsorpce na povrchu kapaliny se nejprve prudce zvyšuje a poté se blíží určité hranici, která se nazývá limitní adsorpce.

Na základě této skutečnosti a velkého počtu studií předložil Langmuir myšlenku orientace molekul v povrchové vrstvě. Podle Langmuira se při adsorpci do vody vtáhne polární skupina, která má vysokou afinitu k polární fázi – vodě, a uhlovodíkový nepolární radikál je vytlačen. Výsledný pokles Gibbsovy energie omezuje velikost povrchové vrstvy na tloušťku jedné molekuly. V tomto případě se vytvoří tzv. monomolekulární vrstva.

Monomolekulární filmy na povrchu vody mohou existovat ve třech skupenstvích: plynné, kapalné a pevné. Tekuté a pevné povrchové filmy se také nazývají kondenzované filmy.

Pokud jsou síly působící mezi molekulami ve filmu relativně malé, pak jsou molekuly povrchově aktivní látky volně rozmístěny po hladině vody a pohybují se od sebe co nejvíce, což určuje povrchový tlak působící ve směru opačném k hladině. napětí, lze takový film považovat za dvourozměrný plyn, protože molekuly Tento plyn se nemůže odtrhnout od povrchu vody a může se pohybovat pouze ve dvou rozměrech. Mezi látky, které tvoří na vodě dvojrozměrné plynné filmy, patří například mastné kyseliny s počtem atomů uhlovodíků od 12 do 20-22, alifatické alkoholy a aminy s nepříliš vysokou molekulovou hmotností.

Pokud jsou tangenciální síly mezi uhlovodíkovými radikály molekul povrchově aktivní látky v povrchovém filmu velké, pak se molekuly slepí a vytvoří velké kondenzované „ostrovy“, ve kterých je bráněno tepelnému pohybu molekul. V takových "ostrovech" jsou molekuly obvykle orientovány vzájemně rovnoběžně a kolmo k hladině vody. Je však třeba poznamenat, že například s rostoucí teplotou se mohou zkondenzované filmy změnit na plynné filmy.

Kondenzované filmy jsou obvykle kapalné a molekuly v nich se pohybují zcela volně. pokud jsou interakční síly mezi radikály tak silné, že se molekuly nemohou pohybovat, pak lze kondenzované filmy považovat za pevné. Takové filmy tvoří karboxylové kyseliny s počtem atomů uhlíku vyšším než 20-24.

Přítomnost vlastností v pevné fázi v povrchových filmech lze ověřit nastříkáním prášku na povrch. Pokud je fólie pevná, pak při opatrném odfouknutí zůstává prášek nehybný, pokud je fólie tekutá, prášek se pohybuje po povrchu.

Je třeba poznamenat, že kromě plynných a kondenzovaných filmů existují také tzv. natažené filmy, které zaujímají mezipolohu.

Takové filmy se mohou tvořit z kondenzovaných s rostoucí teplotou. Předpokládá se, že v natažených fóliích nejsou uhlovodíkové radikály molekul povrchově aktivních látek orientovány paralelně, ale jsou vzájemně propleteny a leží „naplocho“ na vodě, což zabraňuje neomezenému šíření filmu, zatímco polární skupiny se pohybují relativně volně. povrchová vrstva.

Schopnost látek tvořit určité filmy pro iontové povrchově aktivní látky závisí na pH roztoku. Vyšší mastné kyseliny v kyselých a neutrálních roztocích (tj. s prakticky nedisociovanými skupinami) při určité teplotě dávají na rozhraní se vzduchem natažené filmy. Při stejné teplotě v alkalickém prostředí se na povrchu roztoku tvoří plynné filmy, což je způsobeno odpuzováním podobných nábojů sousedních skupin, které se objevily v důsledku jejich disociace.

89. Napište vzorec pro strukturu sol micely vzniklé interakcí uvedených látek (přebytek jedné, pak druhé látky): CdCl 2 + Na 2 S; FeCl 3 + NaOH. Pojmenujte základní složky micely.

1) CdCl2 + Na2S

Přebytek CdCl2 dává micely:

[ (CdCl 2) Cd 2+ Cl – ] + x Cl –

klíček: (CdCl 2)

jádro: [ (CdCl 2) Cd 2+

granule: [ (CdCl 2) Cd 2+ Cl – ] +

Přebytek Na2S dává micely:

–xNa+

klíček: (NaCl)

jádro: (NaCl)2Cl -

granule: [ (CdCl 2) Cd 2+ Cl – ] +

2) FeCl3 + NaOH

Přebytek FeCl 3 dává micely:

[ (FeCl 3) Fe 3+ 2Cl – ] + x Cl –

klíček: (FeCl 3)

jádro: (FeCl 3) Fe 3+

granule: [ (FeCl 3) Fe 3+ 2Cl – ] +

Přebytek NaOH dává micely:

–xNa+

klíček: (NaCl)

jádro: 3 (NaCl) 3 Cl –

granule: -

94. Ochrana koloidních částic pomocí IUD. Mechanismus ochranného působení. Bílkoviny, sacharidy, pektiny jako koloidní ochrana.

Koloidní ochrana – stabilizace dispergovaného systému vytvořením adsorpčního ochranného obalu kolem částic dispergované fáze. Proteiny, pektiny a sacharidy působí jako stabilizátory dispergovaných systémů, které chrání systémy před další koagulací nebo sedimentací.

110. Pěny, podmínky jejich vzniku a vlastnosti. Úloha pěnění pro potraviny a příklady použití pěn.

Pěny jsou vysoce koncentrované disperzní systémy (objemový podíl plynu více než 60-80 %), ve kterých je dispergovaná fáze plyn a disperzní médium je kapalné nebo pevné (pěnový beton, pěnosádra, pěnové polymery atd.). Pěny jsou hrubé systémy, jejichž velikost bublin je od 0,01 cm do 0,1 cm nebo více. Nejčastěji se pěny s kapalným disperzním prostředím získávají dispergováním plynu v kapalině za přítomnosti stabilizátoru, který se v tomto případě nazývá pěnidlo.

Mezi potravinářské produkty, které jsou pěny, patří pěny jako šlehačka v baloncích, mléčné koktejly se také připravují šleháním a jejich složky tvoří zpočátku pěnu. Pomocí pěnění v potravinářském průmyslu extrahují cenné nečistoty z roztoků, což je zvláště účinné u suchých pěn. Při výrobě cukru však pěna narušuje normální průběh procesů a v tomto případě dochází k odpěňování.

LITERATURA

Achmetov B.V. Problémy a cvičení ve fyzikální a koloidní chemii. – L.: Chemie, 1989.

Gameeva O. S. Fyzikální a koloidní chemie. – M.: Vyšší škola, 1983.

Evstratova K. I., Kupina N. A., Malakhova E. M. Fyzikální a koloidní chemie. – M.: Vyšší škola, 1990.

Zimon A. D., Leshchenko N. F. Koloidní chemie. – M.: Chemie, 2001.

Zimon A. D., Leshchenko N. F. Fyzikální chemie. – M.: Chemie, 2000.

Kiselev E.V. Sbírka příkladů a problémů ve fyzikální chemii. – M.: Vyšší škola, 1983.

Knorre D. G. Fyzikální chemie. – M.: Vyšší škola, 1990.

Stromberg A.G. Fyzikální chemie. – M.: Vyšší škola, 2001.

Stepin B. D. Mezinárodní systémy jednotek fyzikálních veličin v chemii. – M.: Vyšší škola, 1990.

Friedrichsberg D. A. Kurz koloidní chemie. – L.: Chemie, 1995.

Khmelnitsky R. A. Fyzikální a koloidní chemie. – M.: Vyšší škola, 1988.

Existují dva obecné přístupy k získání disp. systémy – disperzní a kondenzační. Disperzní metoda je založena na mletí makroskopických částic na nanorozměry (1-100 nm).

Mechanické broušení se pro vysokou spotřebu energie příliš nepoužívá. V laboratorní praxi se používá ultrazvukové broušení. Během mletí soutěží dva procesy: disperze a agregace výsledných částic. Poměr rychlostí těchto procesů závisí na délce mletí, teplotě, povaze kapalné fáze a přítomnosti stabilizátorů (nejčastěji povrchově aktivních látek). Volbou optimálních podmínek je možné získat částice požadované velikosti, ale distribuce velikosti částic může být značně široká.

Nejzajímavější je samovolný rozptyl pevných těles v kapalné fázi. Podobný proces lze pozorovat u látek s vrstevnatou strukturou. V takových strukturách existuje silná interakce mezi atomy uvnitř vrstvy a slabá interakce mezi vrstvami. Například sulfidy molybdenu a wolframu, které mají vrstevnatou strukturu, se spontánně dispergují v acetonitrilu a vytvářejí dvouvrstvé částice o velikosti nanometrů. V tomto případě kapalná fáze proniká mezi vrstvy, zvětšuje vzdálenost mezi vrstvami a interakce mezi vrstvami se oslabuje. Vlivem tepelných vibrací dochází k odlučování nanočástic z povrchu TV fáze.

Kondenzační metody se dělí na fyzikální a chemické. K tvorbě nanočástic dochází prostřednictvím řady přechodových stavů během tvorby mezilehlých souborů, což vede ke vzniku jádra nové fáze, jeho spontánnímu růstu a vzniku fyzického fázového rozhraní. Je důležité zajistit vysokou rychlost tvorby embryí a nízkou rychlost růstu.

K získání ultradisperzních kovových částic se široce používají fyzikální metody. Tyto metody jsou v podstatě disperzně-kondenzačními metodami. V první fázi je kov rozptýlen na atomy odpařováním. Pak v důsledku přesycení páry dochází ke kondenzaci.

Metoda molekulárního svazku používá se k výrobě povlaků o tloušťce asi 10 nm. Vstupní materiál v komoře s membránou se zahřívá na vysoké teploty ve vakuu. Odpařené částice procházející membránou tvoří molekulární paprsek. Intenzitu paprsku a rychlost kondenzace částic na substrátu lze měnit změnou teploty a tlaku par nad zdrojovým materiálem.

Aerosolová metoda spočívá v odpařování kovu ve zředěné atmosféře inertního plynu při nízké teplotě s následnou kondenzací par. Touto metodou byly získány nanočástice Au, Fe, Co, Ni, Ag, Al; jejich oxidy, nitridy, sulfidy.

Kryochemická syntéza je založena na kondenzaci atomů kovů (nebo sloučenin kovů) při nízké teplotě v inertní matrici.

Chemická kondenzace. Koloidní roztok zlata (červený) s velikostí částic získal v roce 1857 Faraday. Tento sol je vystaven v Britském muzeu. Jeho stabilita je vysvětlena tvorbou EDL na rozhraní pevná fáze-roztok a vznikem elektrostatické složky disjoining tlaku.

Často se syntéza nanočástic provádí v roztoku během chemických reakcí. K výrobě kovových částic se používají redukční reakce. Jako redukční činidla se používá hliník a borohydridy, fosfornany atd. Například sol zlata o velikosti částic 7 nm se získá redukcí chloridu zlata borohydridem sodným.

Nanočástice solí nebo oxidů kovů se získávají výměnnými nebo hydrolytickými reakcemi.

Jako stabilizátory se používají přírodní a syntetické povrchově aktivní látky.

Byly syntetizovány nanočástice smíšeného složení. Například Cd/ZnS, ZnS/CdSe, Ti02/Si02. Takové nanočástice se získávají depozicí molekul jednoho typu (slupky) na dříve syntetizovanou nanočástici jiného typu (jádro).

Hlavní nevýhodou všech metod je široká distribuce velikosti nanočástic. Jedna z metod regulace velikosti nanočástic je spojena s výrobou nanočástic v reverzních mikroemulzích. V reverzních mikroemulzích je dis fází voda a dis médiem je olej. Velikost kapiček vody (nebo jiné polární kapaliny) se může široce měnit v závislosti na podmínkách výroby a povaze stabilizátoru. Kapka vody hraje roli reaktoru, ve kterém se tvoří nová fáze. Velikost výsledné částice je omezena velikostí kapky, tvar této částice kopíruje tvar kapky.

Sol-gel metoda obsahuje následující stupně: 1. příprava výchozího roztoku, obvykle obsahujícího alkoxidy kovů M(OR)n, kde M je křemík, titan, zinek, hliník, cín, cer atd., R je alkal nebo aryl; 2. tvorba gelu v důsledku polymeračních reakcí; 3. sušení; 4. tepelné zpracování. Hydrolýza se provádí v organických rozpouštědlech

M(OR)4+4H20M(OH)4+4ROH.

Poté dochází k polymeraci a tvorbě gelu

mM(OH)n(MO)2 + 2 mH20.

Peptizační metoda. Dochází k peptizaci při promývání sedimentu, peptizaci sedimentu elektrolytem; peptizace povrchově aktivními látkami; chemická peptizace.

Peptizace při promývání sedimentu je omezena na odstranění elektrolytu ze sedimentu, který způsobuje koagulaci. V tomto případě se tloušťka EDL zvětšuje, síly iontově-elektrostatického odpuzování převažují nad silami mezimolekulární přitažlivosti.

Peptizace sedimentu elektrolytem je spojena se schopností jednoho z iontů elektrolytu adsorbovat se na částicích, což podporuje tvorbu DES na částicích.

Peptizace povrchově aktivními látkami. Makromolekuly povrchově aktivních látek, adsorbované na částicích, jim buď dodávají náboj (ionogenní povrchově aktivní látky), nebo tvoří adsorpčně-solvatační bariéru, která zabraňuje slepování částic v sedimentu.

K chemické peptizaci dochází, když látka přidaná do systému reaguje s látkou ve sraženině. V tomto případě se vytvoří elektrolyt, který na povrchu částic vytvoří DES.

Způsoby získávání disperzních systémů

Metody získávání koloidních roztoků lze také rozdělit do dvou skupin: kondenzační a disperzní metody (samostatnou skupinou je metoda peptizace, o které bude řeč dále). Další nezbytnou podmínkou pro získání solů, kromě uvedení velikosti částic na koloidní, je v systému přítomnost stabilizátorů - látek, které brání procesu samovolného zvětšování koloidních částic.

Rýže. Klasifikace metod výroby disperzních systémů

(typ systémů je uveden v závorkách)

Disperzní metody

Disperzní metody jsou založeny na drcení pevných látek na částice koloidní velikosti a tím vzniku koloidních roztoků. Dispergační proces se provádí pomocí různých metod: mechanické mletí látky v tzv. koloidní mlýny, nástřik kovů elektrickým obloukem, drcení látek pomocí ultrazvuku.

Rozptyl musí být spontánní a nespontánní. Spontánní disperze je charakteristická pro lyofilní systémy a je spojena s nárůstem poruchy systému (kdy se z jednoho velkého kusu tvoří mnoho malých částic). Při disperzi při konstantní teplotě musí nárůst entropie převýšit změnu entalpie.

U lyofobních systémů je vyloučena spontánní disperze, proto je disperze možná pouze vynaložením určitého množství práce nebo ekvivalentního množství tepla, které se měří zejména entalpií.

Změna entalpie u izobaricko-izotermického procesu je určena vztahem mezi prací koheze W k a prací adheze W a. Energie (práce) koheze W k charakterizuje spojení uvnitř těla a energie (práce) adheze W a charakterizuje jeho spojení s okolím.

Energii vzniku nového povrchu lze vyjádřit pomocí entalpie, která má tvar

Rovnice ukazuje změnu entalpie vyplývající z disperze. Pro lyofilní systémy schopné spontánní disperze, když ΔS > 0, vyplývá z podmínky, že ΔH< 0 и

Splnění této podmínky znamená samovolné rozpadnutí velkého kusu na mnoho malých. Podobný proces je pozorován u takových lyofilních systémů, jako jsou roztoky IUD, jílové částice a některé další.

Na rozdíl od lyofilních systémů zvyšuje koheze W v lyofobních systémech energii mezifázové interakce, ᴛ.ᴇ. adheze W a. Zvýšení entalpie (ΔH > 0) odpovídá zvýšení Gibbsovy energie

AH > TAS; ΔG > 0.

Dispergační proces je v tomto případě typicky nespontánní a je prováděn díky vnější energii.

Disperze je charakterizována stupněm disperze. Je určena poměrem velikostí výchozího produktu a částic dispergované fáze výsledného systému. Stupeň rozptylu lze vyjádřit takto:

ai = dn/dk; a2 = Bn/Bk; α 3 = V n / V k,

kde d n; d do; Bn; B až; Vn; Vk - respektive průměr, povrch, objem částic před a po disperzi.

Stupeň disperze však musí být vyjádřen v jednotkách velikosti (α 1), plochy povrchu (α 2) nebo objemu (α 3) částic dispergované fáze, ᴛ.ᴇ. musí být lineární, plošný nebo objemový.

Práce W potřebná k rozptýlení pevné látky nebo kapaliny je vynaložena na deformaci tělesa W d a na vytvoření nového fázového rozhraní W a, které se měří prací adheze. Deformace je extrémně důležitým předpokladem pro destrukci těla. Podle P.A. Rebindera je práce disperze určena vzorcem

W =Wa + Wd = σ*ΔB + kV,

kde σ* je hodnota úměrná nebo rovna povrchovému napětí na rozhraní mezi dispergovanou fází a disperzním prostředím; ΔB - zvýšení fázového rozhraní v důsledku disperze; V je objem původního tělesa před disperzí; k je koeficient ekvivalentní deformační práci na jednotku objemu tělesa.

Kondenzační metody

Kondenzační metody pro výrobu dispergovaných systémů zahrnují kondenzaci, desublimaci a krystalizaci. Οʜᴎ jsou založeny na tvorbě nové fáze za podmínek přesyceného stavu látky v plynném nebo kapalném prostředí. V tomto případě systém přechází od homogenního k heterogennímu. Kondenzace a desublimace jsou charakteristické pro plynné médium a krystalizace je charakteristická pro kapalné médium.

Nezbytnou podmínkou pro kondenzaci a krystalizaci je přesycení a nerovnoměrné rozložení látky v disperzním prostředí (kolísání koncentrace), jakož i tvorba kondenzačních center nebo zárodků.

Stupeň přesycení β pro roztok a páru lze vyjádřit takto:

βf = s/s s, βP = r/ps,

kde p, c jsou tlak přesycených par a koncentrace látky v přesyceném roztoku; p s je rovnovážný tlak nasycené páry nad plochým povrchem; c s je rovnovážná koncentrace odpovídající vzniku nové fáze.

K provedení krystalizace se roztok nebo směs plynů ochladí.

Základem kondenzačních metod pro získání disperzních systémů jsou procesy krystalizace, desublimace a kondenzace, které jsou způsobeny poklesem Gibbsovy energie (ΔG< 0) и протекают самопроизвольно.

Při nukleaci a tvorbě částic z přesyceného roztoku nebo plynného prostředí se mění chemický potenciál µ, vzniká rozhraní, které se stává nositelem přebytečné volné povrchové energie.

Práce vynaložená na tvorbu částic je určena povrchovým napětím σ a je rovna

W 1 = 4πr 2 σ,

kde 4πr 2 je povrch kulových částic o poloměru r.

Chemický potenciál se mění následovně

Δμ = μ i // – μ i /< 0; μ i // >μ i / ,

kde μ i / a μ i // jsou chemické potenciály homo a heterogenních systémů (při přechodu z malých kapek na velké).

Změna chemického potenciálu charakterizuje přenos určitého počtu molů látky z jedné fáze do druhé; tento počet n molů se rovná objemu částice 4πr 3 /3 děleno molárním objemem Vm

Práce na vytvoření nového povrchu při kondenzačním procesu W k se rovná

kde W 1 a W 2 jsou v tomto pořadí práce vynaložená na vytvoření povrchu částice a práce na přenos hmoty z homogenního prostředí do heterogenního.

K tvorbě disperzních systémů může dojít v důsledku fyzikální a chemické kondenzace, stejně jako při výměně rozpouštědla.

K fyzikální kondenzaci dochází, když se sníží teplota plynného média obsahujícího páry různých látek. Při splnění nezbytných podmínek se tvoří částice nebo kapky dispergované fáze. Podobný proces probíhá nejen v objemu plynu, ale také na ochlazeném pevném povrchu, který je umístěn v teplejším plynném prostředí.

Kondenzace je určena rozdílem chemických potenciálů (μ i // – μ i /)< 0, которая изменяется в результате замены растворителя. В отличие от обычной физической конденсации при výměna rozpouštědla složení a vlastnosti disperzního prostředí nezůstávají konstantní. Pokud se do vody nalijí alkoholové nebo acetonové roztoky síry, fosforu, kalafuny a některých dalších organických látek, dojde k přesycení roztoku, kondenzaci a tvorbě částic dispergované fáze. Metoda náhrady rozpouštědla je jednou z mála, kterou lze získat soly.

Na chemická kondenzace ke vzniku látky dochází při jejím současném přesycení a kondenzaci.

Metody získávání DISPERZNÍCH SYSTÉMŮ - koncepce a typy. Klasifikace a vlastnosti kategorie "Metody pro získání rozptýlených systémů" 2017, 2018.

Sol je dispergovaný systém s dispergovanou fází pevných částic. Aerosol odpovídá plynnému rozptýlenému médiu a lyosol (hydrosol) odpovídá kapalnému rozptýlenému médiu.

Disperze kapalin se obvykle nazývá atomizace, když k ní dochází v plynné fázi, a emulgace, když se provádí v jiné kapalině, která je nemísitelná s první.

Disperze- jemné mletí pevných látek nebo kapalin, což má za následek prášky, suspenze, emulze ( emulgace nebo emulgace). Při rozptýlení pevných látek dochází k jejich mechanické destrukci.

Disperzní metody

– mechanická disperze– prováděné pod vlivem vnější mechanické práce. Metody: abraze, drcení, štípání, stříkání, bublání (procházení proudu vzduchu kapalinou), třesení, výbuch, působení zvuku a ultrazvukových vln. Touto metodou se vyrábí mouka, moučkový cukr, kakaový prášek, koření, mletá káva a další. Velikost částic získaných touto metodou, c.p. poměrně velké, alespoň 100 nm. Vybavení: hmoždíře, mlýny, drtiče různých typů, mlýnské kameny.

Pro zvýšení účinnosti se mechanická disperze provádí v kapalném médiu. Kapaliny (roztoky povrchově aktivních látek, elektrolyty), které smáčejí pevné těleso, se na něm adsorbují a snižují pevnost při obrábění. Říká se tomu adsorpční snížení pevnosti pevných látek resp Rebinder efekt(založena v roce 1982 P.A. Rebinderem).

– elektrická disperze– je založena na vzniku voltaického oblouku mezi elektrodami z nastříkaného kovu umístěnými v chlazeném DS. Kovy se odpařují při teplotě galvanického oblouku a následně kondenzují ve studeném DS. Touto metodou se vyrábí především kovové hydrosoly (dispergačním médiem je voda), jako je stříbro, zlato a platina.

– ultrazvuková disperze– na základě vlivu ultrazvukových vibrací s frekvencí nad 20 tisíc za 1 s, které nejsou detekovány lidským uchem, účinné pouze pro látky s nízkou pevností. Patří mezi ně síra, grafit, škrob, kaučuk, želatina atd.

K fyzikálně-chemickémudisperze platí metoda peptizace. Spočívá v přeměně čerstvě připravených sypkých sedimentů na koloidní roztok působením speciálních stabilizačních přísad (peptizéry - elektrolyty, roztoky tenzidů). Účinek peptizéru spočívá v tom, že částice sedimentu jsou od sebe odděleny a suspendovány, čímž se vytvoří sol. Tento způsob může být použit k získání například hydrosolu hydroxidu železitého). Metodu peptizace lze použít pouze pro čerstvě připravené sedimenty, protože během skladování dochází k procesům rekrystalizace a stárnutí, které vedou ke vzájemnému slučování částic. Velikosti částic získané tímto způsobem jsou přibližně 1 nm.

Existují dva známé způsoby výroby disperzních systémů. V jednom z nich jsou pevné a kapalné látky jemně rozemlety (dispergovány) ve vhodném disperzním médiu, v druhém je způsobena tvorba částic disperzní fáze z jednotlivých molekul nebo iontů.

Způsoby výroby disperzních systémů mletím větších částic se nazývají disperzní. Nazývají se metody založené na tvorbě částic v důsledku krystalizace nebo kondenzace kondenzace.

23) Vlastnosti koloidů.

Typ I - suspenzoidy(nebo ireverzibilní koloidy, lyofobní koloidy). Koloidní roztoky kovů, jejich oxidy, hydroxidy, soli. Primární částice dispergované fáze se neliší od struktury odpovídající látky a mají molekulární nebo iontovou mřížku. Jedná se o vysoce disperzní systémy s vyvinutým mezifázovým povrchem. Od suspenzí se liší svou disperzí. Byly tak pojmenovány, protože bez stabilizátoru nemohou dlouho existovat.

Typ II – asociativní (micelární koloidy) – semikoloidy. Částice tohoto typu vznikají při dostatečné koncentraci amfifilních molekul nízkomolekulárních látek do agregátů molekul - micel. Micely jsou shluky pravidelně uspořádaných molekul, které drží pohromadě disperzní síly. Tvorba micel je typická pro vodné roztoky detergentů a některých organických barviv. V jiných médiích se tyto látky rozpouštějí za vzniku molekulárních roztoků.
III typ - molekulární koloidy - lyofilní (řecky „filio“ - láska). Patří sem přírodní a syntetické vysokomolekulární látky s molekulovou hmotností od deseti tisíc do několika milionů. Molekuly těchto látek mají velikost koloidních částic, proto se takové molekuly nazývají makromolekuly.
Hlavním rysem koloidních částic je jejich malá velikost d: 1 nm< d < 10мкм

1) Dialýza. Nejjednodušší přístroj pro dialýzu - dialyzátor - je vak z polopropustného materiálu (kolódia), do kterého se umístí dialyzovaná tekutina. Vak se spustí do nádoby s rozpouštědlem (vodou). Periodickou nebo stálou výměnou rozpouštědla v dialyzátoru lze z koloidního roztoku téměř úplně odstranit nečistoty elektrolytů a nízkomolekulární neelektrolyty.
^2) Elektrodialýza- dialyzační proces urychlený působením elektrického proudu. Elektrodialýza se používá k čištění koloidních roztoků kontaminovaných elektrolyty. Pokud je nutné čistit koloidní roztoky od nízkomolekulárních neelektrolytů, je elektrodialýza neúčinná. Proces elektrodialýzy se od běžné dialýzy jen málo liší.
^ 3) Ultrafiltrace- filtrace koloidních roztoků přes polopropustnou membránu, která umožňuje průchod disperzního média
nízkomolekulární nečistoty a zadržující částice nebo makromolekuly dispergované fáze. Pro urychlení procesu ultrafiltrace se provádí s rozdílem tlaků na obou stranách membrány: pod vakuem popř
vysoký krevní tlak.
Ultrafiltrace není nic jiného než dialýza prováděná pod tlakem

24) Hydrofobní koloidní disperzní systémy.
Hydrofobní koloidy

disperzní systémy, ve kterých dispergovaná látka neinteraguje s dispergovaným prostředím (vodou). Viz Hydrofilita a hydrofobicita.

rozptýlené systémy, formace dvou nebo více fází (těles) s vysoce vyvinutým rozhraním mezi nimi. V D. s. alespoň jedna z fází - disperzní fáze - je distribuována ve formě malých částic (krystalů, filamentů, filmů nebo destiček, kapek, bublinek) ve druhé, spojité fázi - disperzním médiu. D. s. Podle hlavní charakteristiky - velikosti částic nebo (která je stejná) disperze (určené poměrem celkové plochy mezifázového povrchu k objemu dispergované fáze) - se dělí na hrubě (nízce) rozptýlené a jemně (vysoce) rozptýlené nebo koloidní systémy (koloidy). V hrubých systémech mají částice velikosti v rozmezí 10 -4 cm a vyšší, v koloidech - od 10 -4 -10 -5 do 10 -7 cm.

25) Elektroforéza a elektroosmóza.

Elektroosmóza
Usměrněný pohyb kapaliny v porézním tělese pod vlivem aplikovaného rozdílu potenciálu se nazývá elektroosmóza. Uvažujme například elektroosmotické klouzání elektrolytu v kapilárách nebo pórech membrány. Předpokládejme s jistotou, že záporné ionty jsou adsorbovány na povrchu a jsou nehybně fixovány a kladné ionty tvoří difúzní část EDL. Vnější pole E směřuje podél povrchu. Elektrostatická síla působící na libovolný prvek difúzní části EDL způsobí pohyb tohoto prvku po povrchu. Jelikož se hustota náboje v difúzní části EDL F(x) mění v závislosti na vzdálenosti k povrchu x (obr. 1), pohybují se rozložené vrstvy kapalného elektrolytu různou rychlostí. Stacionárního stavu (konstantní rychlost proudění v čase) bude dosaženo, když elektrostatická síla působící na libovolnou vrstvu kapaliny bude kompenzována silami viskózního odporu vznikajícími v důsledku rozdílu v rychlosti pohybu vrstev kapaliny umístěných v různých vzdálenostech. z povrchu. Hydrodynamické rovnice popisující pohyb tekutiny při konstantní viskozitě tekutiny a její dielektrické konstantě mohou být vyřešeno přesně, výsledkem řešení je rozložení rychlosti proudění:

Zde je hodnota elektrického potenciálu ve vzdálenosti od povrchu, kde se rychlost proudění tekutiny stává nulovou (tzv. kluzná rovina).

Elektroforéza
Usměrněný pohyb částic dispergované fáze působením aplikovaného potenciálového rozdílu se nazývá elektroforéza.

Elektroforetický pohyb částic v elektrolytu má povahu podobnou elektroosmóze: vnější elektrické pole strhává ionty pohybující se části EDL a nutí vrstvy kapaliny sousedící s částicemi pohybovat se vzhledem k povrchu částic. Vzhledem k masivnímu objemu kapaliny a malosti suspendovaných částic jsou však tyto pohyby při absenci vnějších sil redukovány na pohyb částice ve stacionární kapalině. U nevodivých částic s plochým povrchem v systémech s tenkou difuzní částí EDL se rychlost elektroforézy shoduje s rychlostí elektroosmotického skluzu, branou s opačným znaménkem. Pro vedení sférických částic může být rychlost elektroforézy počítáno podle rovnice:

kde je elektrická vodivost částice.

26) Struktura micel solů.
Struktura koloidní micely

Lyofobní koloidy mají velmi vysokou povrchovou energii a jsou proto termodynamicky nestabilní; to umožňuje spontánní proces snižování stupně disperze dispergované fáze (tj. spojování částic do větších agregátů) - koagulace solů. Nicméně, soly mají vlastní schopnost udržet stupeň disperze - agregační stabilita což je způsobeno jednak poklesem povrchové energie systému v důsledku přítomnosti dvojité elektrické vrstvy na povrchu částic dispergované fáze a jednak přítomností kinetických překážek bránících koagulaci ve formě elektrostatického odpuzování částic dispergované fáze se stejným elektrickým nábojem.

AgNO 3 + KI ––> AgI + KNO 3

27) Koagulace hydrofobních solů.

Hydrofobní disperzní systémy se vyznačují kinetickou agregační stabilitou, určenou rychlostí koagulačního procesu. Kinetika koagulace je určena Smoluchowského rovnicí:

kde je celkový počet částic dispergované fáze podle času τ ;

Počáteční počet částic; - poloviční doba koagulace; ^K– konstanta rychlosti koagulace.

28) Vysokomolekulární sloučeniny. Struktura. Rozpouštění a otok

Roztoky sloučenin s vysokou molekulovou hmotností (HMW)

Vysokomolekulární sloučeniny jsou látky s molekulovou hmotností od 10 000 do několika milionů amu.

Rozměry molekul BMC v rozšířeném stavu mohou dosahovat 1000 nm, tzn. srovnatelné s velikostí částic v koloidních roztocích a mikroheterogenních systémech.

Bod varu VMC je výrazně vyšší než teplota rozkladu, existují tedy zpravidla pouze v kapalném nebo pevném stavu.

Makromolekuly IUD jsou obří útvary sestávající ze stovek a tisíců atomů, které jsou navzájem chemicky vázané.

Všechna IUD lze rozdělit podle původu na přírodní, vzniklá při biochemické syntéze, a syntetická, získaná uměle polymerací nebo polykondenzací.

Podle struktury polymerního řetězce se IUD dělí na lineární, rozvětvená a prostorová.

Stejně jako pravé roztoky nízkomolekulárních látek vznikají HMC roztoky spontánně a jsou termodynamicky stabilní. To je jejich rozdíl od lyofobních koloidních systémů. Termodynamická stabilita je dána příznivým poměrem faktorů entalpie a entropie.

VMC mají řadu vlastností charakteristických pro disperzní systémy: jsou schopny tvořit asociáty, jejichž velikost je srovnatelná s velikostí částic solů (1-100 nm), rozptylují světlo, podporují tvorbu emulzí, suspenzí a pěn, vyznačují se difúzí a Brownovým pohybem. Zároveň na rozdíl od lyofobních solů nedochází v roztocích IUD k heterogenitě, tzn. neexistuje žádná velká plocha rozhraní.

Specifickou vlastností jedinečnou pro IUD je bobtnání při interakci s rozpouštědlem. Otok může být omezený nebo neomezený. Ten vede k rozpuštění polymeru.

Existuje velké množství nitroděložních tělísek, která se v roztoku disociují za vzniku iontů s vysokou molekulovou hmotností; nazývají se polyadektrolyty. V závislosti na povaze polymerních skupin mohou být polyelektrolyty kationtové, aniontové a amfoterní. Posledně jmenované obsahují jak kyselé, tak zásadité skupiny. V závislosti na pH prostředí disociují jako kyseliny nebo zásady. Stav, ve kterém jsou kladné a záporné náboje v molekule proteinu kompenzovány, se nazývá izoelektrický a hodnota pH, při které molekula přejde do izoelektrického stavu, se nazývá izoelektrický bod proteinu (IPP).