Fyzikála - Vypracované otázky

27. Kinetické a elektrokinetické vlastnosti koloidních disperzí

-Kinetické vlastnosti koloidných disperzií: - BROWNŮV POHYB:
-částice do 0,5 μm – posuny, vibrace, rotace
-nárazy disperzního prostředí – tepelný pohyb molekul
-rychlost pohybu je přímo úměrná teplotě a nepřímo velikosti částic
-OSMOTICKÝ TLAK:
-Koligativní vlastnosti – nepřímo úměrné mol. hmot. rozp. l. a přímo úměrné koncentraci:-Snížení tlaku páry,Zvýšení bodu varu,Snížení bodu tuhnutí,Osmotický tlak
-koloidní disperze mají NÍZKOU hodnotu osmot. tlaku … velký rozměr částic … malý počet v objemové jednotce
-VAN´T HOFFOVA ROVNICE: π = c. R. T kPa
-osmot. tlak je přímo úměrný mol. konc. rozp. l. a teplotě roztoku
-zjišťování Mr u makromolekulám. l.
-v biologii se osmot. tlak posuzuje vzhledem ke standardu = kr. plazma (7,55.105 Pa)
a) izotonické
b) hypertonické
c) hypotonické roztoky
-Difúzia:
-FICKOVA ROVNICE: dc/dt = - (DA/h) . dc/dx
- rychlost difuze je úměrná konc. SpáduA = velikost styč. PlochyH = tloušťka difuz. VrstvyD = difuzní koeficientD/h – rychlostní konstanta difuze
-STOKES-EINSTEINOVA ROVNICE: D = RT / 6 π η. r. NA
- D = difuzní koeficient, který nezávisí na náboji, rychlost difuze se zvyšuje s teplotou (T), ptž. s teplotou se zmenšuje viskozita prostředí (η), dále rychlost difuze klesá s rostoucí velikostí částic (r)
-DONNANOVA ROVNOVÁHA:– je-li na jedné straně semipermeabilní (polopropustné) membrány nedifuzibilní aniont (např. protein) a membrána je pro ostatní ionty volně propustná, pak je rozmístění iontů následovné:

1. součet kationtů a aniontů musí být v roztocích na obou stranách membrány stejný.

2. na straně membrány, kde je roztok s proteinem, to znamená při obvyklém pH plazmy, kdy je bílkovina aniontem, dosahují koncentrace difuzibilního aniontu vyšších hodnot.

3. onkotický tlak (osmotický tlak bílkovin) je vyšší na straně, kde protein chybí.

-Sedimentácia:
-STOKESŮV ZÁKON v = 2 r 2 (ρ – ρ0).g / 9.η0
- rychlost sedimentace je přímo úměrná poloměru částic a rozdílů hustot a nepřímo úměrná viskozitě disperzního prostředí
-Koloidní disperze sedimentují v silovém poli ultracentrifugy
-určování molekulové hmotnosti makromolekulárních látek
-separace částic
-Viskozita:
-POISEVILLEOVA ROVNICE η = π r4 ΔP.t / 8.V.l
-míra odporu kapaliny proti jejímu toku nebo proti pohybu částic v kapalině

-Elektrokinetické vlastnosti koloidných disperzií: - 1. vrstva – pevně souvisí s povrchem – pohybuje se s částicí (náboj částice a protionty)
-2. vrstva – difuzní povaha – plynule přechází do roztoku
-Na rozhraní fází vzniká elektrická dvojvrstva … vlastnosti
-Φ0 - potenciálový rozdíl mezi nitrem částic a nitrem roztoku
- dán vlastnostmi částice a rozpouštědla
- odpovídá za jevy spojené s vedením elektrického proudu a jevy na membránách
-ξ - elektrokinetický potenciál (zéta potenciál)
- potenciálový rozdíl mezi nitrem kapaliny a vrstvou protiontů
- dán strukturou mezifází částice-kapalina
-odpovídá za stabilitu koloidní soustavy (parametr k charakterizování elektrostatických rcí mezi částicemi a vlastnostmi disperzí)
-Elektroosmóza: - pohyb kapaliny z anodového (+) prostoru do katodového (-) (dispergované částice se nepohybují … odvodňování, vysušování hydrogelu, tuhých porézních materiálů)
-Elektroforéza:
-pohyb částic dispergované fáze
-separační metoda k čištění a frakcionaci fázových a molekulových koloidů
-ionosféra – přes kůži
-Gelová elektroforéza – molekulární biologie (separace fragmentů DNA)



28. Vodivost roztoků. Měrná vodivost. Faktory ovlivňující vodivost. Limitní molární vodivost. Kohlrauschův vztah. Zákon o nezávislé migraci iontů. Převodová čísla. Aplikace měření vodivosti.


-Vodivosť roztokov: - Pohyb iónov v roztokoch prebieha: difúziou(vplyvom koncentračného spádu), konvekciou(vplyvom rozdielnej hustoty a teploty), prevodom(vplyvom elektrického poľa)
-Schopnosť vodiča prenášať elektrický prúd charakterizuje jeho odpor R (Ohmov zákon)
-Vodivosť (konduktancia) – G=1/R (jednotka S,siemens)
-Špecifická vodivosť (konduktivita) – K= (d/S) * G,kde S je plocha rezu vodiča a d vzdialenosť medzi elektródami. (S.m⁻¹)

-Merná vodivosť: - Vodivosť,resp. odpor sa meria mostíkovou metódou (Wheatstonov mostík)
-G=1/R₄ a K= (d/S) * G=Kcell * G,kde Kcell je odporová konštanta nádoby.

-Faktory ovplyvňujúce vodivosť: - Koncentrácia – zvyšuje vodivosť zvyšuje do určitého bodu,pri vyšších koncentráciách vodivosť klesá.
-Druh elektrolytu.
-Teplota – s rastúcou teplotou sa zvyšuje vodivosť.

-Molárna vodivosť: - Prepočítava špecifickú vodivosť na jednotkovú látkovú koncentráciu.
-Λm=K/c -molárna vodivosť závisí na koncentrácii.
-Limitná molárna vodivosť: konštanta pre daný elektrolyt. (molárna vodivosť pri c---->0)

-Kohlrauschov vzťah: - Λm=Λ⁰m*A√c –Kde A je empirická konštanta.

-Zákon o nezávislej migrácii iónov: -
-Faktory ovplyvňujúce molárnu vodivosť: Povaha iónov – náboj,polomer a mechanizmus transportu.
-Viskozita rozpúšťadla

-Prevodové čísla: - Časť celkového náboja prenesená uvažovaným druhom iónu.

-Kladný náboj prenášaný ku katóde je iný ako záporný náboj prenesený k anóde,pretože katióny a anióny majú v roztoku rozdielnu rýchlosť migrácie. Prevodové čísla je možné merať metódou pohyblivého rozhrania.


-Aplikácia merania vodivosti: - Konduktometrická titrácia – Využíva sa k indikácii bodu ekvivalencie pri titráciách.
-Stanovenie koncentrácie elektrolytu – Tzv. priama konduktometria. Používa sa hlavne pre stanovenie stopových koncentrácií iónov v roztoku. (Kontrola čistoty vody)
-Stanovenie rozpustnosti málo rozpustných solí
-Stanovenie disociačného stupňa



29. Elektrodový děj (redox reakce). Elektrodový potenciál. Galvanický článek. Elektromotorická síla článků. Standardní elektrodový potenciál. Standardní vodíková elektroda.

- Redox. Reakcie: - Výmena náboja sa deje redoxnými reakciami,ktoré označujeme ako elektródové deje. Vzniká rozdiel potenciálov medzi dvoma fázami. (kov a roztok)-Elektróda je sústava tvorená vodičom I. a II. triedy,medzi ktorými môže dochádzať k výmene náboja.

-Galvanický článok: - Do roztoku elektrolytu sú ponorené 2 rôzne kovy,ktoré sa nabíjajú proti roztoku do rôznej miery. Môžeme namerať elektrické napätie. Sústava môže konať kladnú elektrickú prácu. A fázovým rozhraním prechádza elektrický prúd a v rozhraní prebieha elektrochemická reakcia. (oxidácia/redukcia)
-Anióny putujú k anóde a prebieha na nej oxidácia.
-Katióny putujú ku katóde a prebieha na nej redukcia.

-Elektródový potenciál: - Ku spontánnej reakcii dochádza v dôsledku rozdielnych schopností týchto kovov vzdať sa svojich elektrónov.
-Schematický zápis článku: Zn(s)|Zn2+ (aq)||Cu2+(aq)|Cu(s)
-Zn je silnejšie redukčné činidlo ako Cu. Pri uzavretom elektrickom okruhu,tok elektrónov od Zn k Cu, vyrovnáva rozdiel v elektrickom potenciále.
-Elektródový potenciál závisí na: Použitom kove elektródy; koncentrácii iónov; a na teplote.
-Galvanický článok prevedie ΔG spontánnou redox. Reakciou do kinetickej energie elektrónov.
- ΔG=-n*F*E

-Elektromotorická sila článkov: - Elektromotorická sila EMF(alebo potenciál galvanického článku), závisí na rozdiele elektrického potenciálu medzi použitými elektródami.
EMF=E(katódy)-E(anódy), a pre spontánne procesy platí,že: EMF>0, ΔG<0

-Štandardný elektródový potenciál (E⁰): - Je to potenciál daný parciálnou reakciou,keď sú všetky komponenty v štandardnom stave. Absolútny potenciál jednej elektródy nie je možné určiť. Môžeme zistiť len relatívny potenciál elektródy.
-Tento problém sa dá vyriešiť určením jednej elektródy ako referenčnej elektródy a stanovením potenciálu ako 0.
-E⁰= E⁰(katóda;redukcia)- E⁰(anóda;oxidácia)
-E⁰ je elektromotorická sila článku tvoreného uvažovanou elektródou v štandardnom stave a štandardnou vodíkovou elektródou.

-Štandardná vodíková elektróda: - Je vytvorená z platiny,pokrytá platinovou čerňou,sýtená plynným vodíkom pod tlakom 101kPa a za teploty 0°C a ponorená do roztoku s jednotkovou aktivitou vodíkových iónov,(H+)=1.




30. Nernstova rovnice. Změna Gibbsovy volné energie a rovnovážná konstanta elektrochemických reakcí. Koncentrační článek. Potenciometrie a potenciometrická titrace. Druhy elektrod. Měření pH.

-Nernstova rovnica: - Elektródový potenciál závisí na koncentrácii roztoku elektrolytu.

-Elektromotorická sila článku može byť použitá pre výpočet rovnovážnej konštanty K elektrochemických reakcií. V rovnovážnom stave sú si elektródové potenciály oboch elektród rovné a elektromotorická sila článku je rovná 0.


-Zmena Gibbsovej voľnej energie: - Pri spontánnej redoxnej reakcii platí,že Ecell>0, ΔG<0
-ΔG=-n*F*Ecell
-Za štandardných podmienok,ale platí:


-Koncentračný článok: - Využíva vplyv zmien koncentrácie na potenciál článku. Pokiaľ sú koncentrácie roztokov rôzne,potenciál článku je >0 a článok môže vykonávať prácu.

-Potenciometria: - Meriame rovnovážne napätie galvanického článku zostaveného z mernej(indikačnej) a zrovnávacej(referenčnej) elektródy.
-Potenciál indikačnej elektródy je závislý na koncentrácii sledovaného iónu. A potenciál referenčnej elektródy je konštantný.
-Priama potenciometria – Zo zmeraného napätia článku,priamo určíme obsah stanovovanej látky. (meranie pH)
-Nepriama potenciometria – Sledujeme závislosť napätia článku na objeme pridávaného titračného činidla. Z takto nameranej titračnej krivky vyhodnocujeme bod ekvivalencie. (potenciometrická titrácia)

-Druhy elektród: - Elektródy I. druhu – Tvorí ich prvok a jeho ión v je obsiahnutý v roztoku. Rozlišujeme katiónové a aniónové elektródy I. druhu. Aniónové elektródy sú však používané málo.(napr. chlórová elektróda)
-Kovové elektródy:

-Vodíková elektróda:
-Elektródy II. druhu – Tvorí ich kov pokrytý vrstvou svojej málo rozpustnej soli,ponorený do roztoku obsahujúci anión tejto soli.
-Agentochloridová elektróda:Ag pokryté AgCl v roztoku KCl.

-Kalomelová elektróda:

-Elektródy oxidačno-redukčné(redoxné) – Sú tvorené ušľachtilým kovom (Pt,alebo Au) ponoreným do roztoku obsahujúceho dve rozpustné formy tej istej látky pri rôznom oxidačnom stupni. Kov sa reakcie neúčastní.

-Membránové indikačné elektródy – Využívajú vznik memránového potenciálu na membráne,ktorá je nerovnako priepustná pre rôzné ióny. Je tvorená membránou,ktorá oddeľuje vonakajší merný roztok a vnútorný roztok so zrovnávacou elektródou. Potenciál membrány závisí na koncentrácii sledovaného iónu.
-Touto metódou sa meria pH. Kde sa najčastejšie používa sklenená elektróda.




31. Elektrolytické články. Faradayův zákon. Elektrogravimetrie. Polarizace elektrod. Depolarizace. Přepětí. Elektrochemické články (primární, sekundární). Koroze.

-Elektrolytické články: - Sú to články,na jeho elektródy je z vonkajšieho zdroja privádzaný prúd,ktorý v článku vyvolá nesamovoľnú reakciu – Elektrolýzu
-Faradayov zákon: - Platí pre výpočet množstva elektrolyticky vylúčenej látky na elektróde.
-Kde Q je elekt. náboj,M je molárna hmotnosť,z je počet elektrónov vymenených pri elektródovom deji,F je Faradayova konštanta(96500 C.mol⁻¹) a I je elektrický prúd.

-Polarizácia elektród: - Je to zmena elektrického napätia poločlánku spôsobená priechodom prúdu.
-Koncentračná polarizácia – limitujúci dej: transport iónov,vlastná elektródová reakcia
-Elektrochemická polarizácia – limitujúci dej: prenos elektrónov medzi iónmi
-Chemická polarizácia – limitujúci dej: chemické zmeny elektródy v dôsledku elektrolýzy
-Rýchlosť procesu a tým aj aj veľkosť polarizácie určuje dej,ktorý prebieha najpomalejšie a vyžaduje najväčšiu aktivačnú energiu.
-Polarizácia nemusí byť vždy nežiadúca.

-Prepätie (η): - Udáva mieru polarizácie. Je to rozdiel elektrického poločlánku pri prúdovom zaťažení (I≠0) a napätia v bezprúdovom stave (I=0)
-Vonkajšie rozkladné napätie – Je to minimálne vonkajšie,ktoré je potrebné vložiť na elektródy,aby došlo kzreteľnému rozkladu elektrolytu.

-Elektrogravimetria: - Metóda využívajúca separáciu a kvantifikáciu iónov látky,zvyčajne kovu. Pri tejto metóde je analytický roztok elektrolyzovaný

-Depolarizácia: - Je to proces,ktorý odstraňuje príčiny polarizácie.
-Pri koncentračnej polarizácii sa depolarizácia dosiahne miešaním roztoku,alebo použitím koncentrovaných roztokov.
-Pri chemickej polarizácii sa depolarizácia dosiahne chemickou väzbou látok spôsobujúcich polarizáciu(napr. odstránením O2,alebo H2)
-Využíva sa pri polarografii.

-Elektrochemické články: - Primárne články – Prebiehajúce deje sú nevratné. Po vybití (elektrochemická reakcia dospeje do rovnováhy) sú znehodnotené.
-Sekundárne články(akumulátory) – Prebiehajúce deje sú vratné. Po dodaní elektrickej energie je možné ich previesť do pôvodného stavu a celý cyklus opakovať.
-Palivové články – Aktívne látky sú kontinuálne privádzané zvonka a elektrochemická reakcia prebieha stále a neprerušovane.

-Korózia: Je to poškodenie kovov vplyvom okolného prostredia. Napr. oxidáciou pôsobením vzdušného kyslíka,vlhkosti,prípadne ďalších plynov ako CO2,SO2...






32. Fázové rovnováhy. Gibbsův zákon fází. Jednosložkové fázové soustavy. Fázový diagram pro jednosložkovou soustavu. Clapeyronova rovnice. Clausiova-Clapeyronova rovnice.

-Fázová rovnováha: - Ustavuje sa medzi dvoma,alebo viacerými fázami v heterogénnej sústave.
-Fáza – Je to homogénna časť heterogénnej sústavy oddelená od ostatných fáz,fázovým rozhraním,v ktorom sa sledovaná vlastnosť mení skokom.

-Gibbsov zákon fáz: - Vyjadruje počet stupňov voľnosti v závislosti na počte zložiek a počte fáz v danej heterogénnej sústave. Resp. hovorí o tom koľko vonkajších veličín môžeme ľubovoľne meniť,bez toho aby sme zmenili počet fáz v sústave. v=k-f+2
-Kde v je počet stupňov voľnosti,f je počet fáz a k je počet zložiek.

-Jednozložkové fázové sústavy: - k=1----->v=3-f
-Počet fáz v jednozložkovej sústave nemôže byť väčší ako 3.
-Môžu nastať 3 prípady: -1.) Sústava je tvorená jednou fázou s 2 stupňami voľnosti. Môžeme meniť 2 veličiny (p,T) nezávisle na sebe,bez toho aby sa zmenil počet fáz.
-2.) Sústava je tvorená 2 fázami s jedným stupňom voľnosti. Jedna veličina je daná a druhú môžeme meniť.
-3.) Sustava je tvorená 3 fázami a nemá žiadny stupeň voľnosti. Nemôžeme zmeniť ani jednu z veličín. Tzv. trojný bod.

-Fázový diagram pre jednozložkovú sústavu: - Tiež fázový diagram vody.

-V kritickom stave mizne rozdiel medzi kvapalinou a jej parou. Pri teplote vyššej ako je kritická teplota K nemôže látka existovať v kvapalnom skupenstve. Plyn s teplotou vyššou ako kritická teplota nejde skvapalniť žiadnym stlačovaním. V bode T(trojný bod) koexistujú v rovnováhe súčasne všetky 3 fáze.

-Clapeyronova rovnica:
-Popisuje vzájomný vzťah medzi T a p za rovnováhy medzi ľubovoľnými dvoma fázami čistej látky.

-Clausiova-Clapeyronova rovnica: - Je to zjednodušená rovnica pre popis rovnováhy kvapalina-para.

-Pri malých teplotných rozdieloch platí:

-Pri rovnováhe pevná fáza-para namiesto výparnej entalpie figuruje v rovnici entaplia sublimačná.
-Pri rovnováhe pevná fáza-kvapalina platí:




33. Rovnováha kapalina–plyn (l–g), Henryho zákon. Rovnováha kapalina–pára u ideálních dvousložkových systémů. Raoultův zákon. Složení plynné fáze.

-Dvojzložková sústava je schopná tvoriť maximálne 4 fázy. k=2; v=4-f

-Rovnováha kvapalina-plyn: - Rozpustenie plynu v kvapaline má dva stupne voľnosti.
-Henryho zákon – Množstvo plynu rozpusteného za danej teploty v danom objeme kvapaliny,je priamo úmerné tlaku plynu. x=k*p
-Kde k je Henryho konštanta. Platí pri nízkych koncentráciách a pokiaľ nedochádza k reakcii plynu s rozpúšťadlom.
-Selektívna absorpcia plynov - pomer Henryho konštánt sa nazýva koeficient selektivity.

-Rovnováha kvapalina-para: - Je to závislosť medzi teplotou,tlakom,zložením kvapaliny a zložením pary pri vare a kondenzácii zmesi. (popis destilácie)
-Raoultov zákon – Parciálne tlaky nenasýtených pár zložiek ideálnej zmesi 2 prchavých kvapalín,odpovedá zloženiu tejto zmesi.













-Zloženie plynnej fáze: - Vyjadrujeme ho pomocou molárnych zlomkov,jednotlivých zložiek v plynnej fázi (y).

-Pre ideálnu zmes dvoch zložiek platí,že molárne zlomky v plynnej fázi môžeme vyjadriť:

-V plynnej fázi je viac zastúpená tá zložka,ktorá je prchavejšia,teda má nižší bod varu,alebo väčšiu tenzi pár. Používa sa tzv. separačný faktor:




34. Rovnováha kapalina-pára u reálných systémů. Azeotrop. Fázové diagramy u reálných dvousložkových soustav l-g (izobarické a izotermické).

-Reálne chovanie systému kvapalina-para: - Kladná odchýlka od RZ-Tlak nad roztokm je väčší ako vypočítaný. Častice zložiek v roztoku sa veľmi málo ovplyvňujú a zložky sa ľahšie od seba oddeľujú. Nad roztokom je väčšia tenze pár a k varu zmesi dôjde pri nižšej teplote.
-Zmesi od seba nejde úplne oddeliť destiláciou.

-Záporná odchýlka od RZ – Tlak nad roztokom je menší ako vypočítaný. Častice zložiek v roztoku sa ovplyvňujú a zložky sa od seba horšie oddeľujú. Nad roztokom je menšia tenze pár a k varu zmesi dôjde pri vyššej teplote.
-Zmesi od seba nejde úplne oddeliť destiláciou.


-Azeotrop: - Je to zmes dvoch,alebo viacerých látok,ktoré nie možné pomocou destilácie rozdeliť na jednotlivé zložky. Dôvodom je interakcia medzi molekulami zmesi. (napr. vodíkové mostíky).
-Príklad je zmes etanol-voda. Príklad sú vodné roztoky minerálnych kyselín














-Izobarické fázové diagramy: - Je to závislosť teploty varu jednotlivých fáz na ich zložení,pri konštantnom tlaku.
-Na ose x sú molárne zlomky jednotlivých zložiek a na ose y je teplota.


-Izotermické fázové diagramy: - Je to závislosť tlaku varu jednotlivých fáz na ich zložení,pri konštantnej teplote.
-Na ose x sú molárne zlomky jednotlivých zložiek a na ose y je tlak.






35. Koligativní vlastnosti. Destilace nemísitelných kapalin. Rovnováha kapalina-kapalina v dvousložkových systémech. Pákové pravidlo. Fázové diagramy (l-l). Soustavy plyn-pevná fáze.

-Koligatívne vlastnosti: - Pri zriedených roztokoch neprchavých látok.
-Nezávisia na rozpustenej látke,ale len na jej koncentrácii
-Zníženie tenze pár nad roztokom – Popisuje ho Raoultov zákon.

-Ebulioskopia – zvýšenie bodu varu roztoku.
,kde Ke je ebulioskopická konštanta.
-Kryoskopia – zníženie bodu tuhnutia
,kde Kk je kryoskopická konštanta
-Osmotický tlak – Prejavuje sa len v prípade špecifického usporiadania.


-Destilácia nemiešateľných kvapalín: - Celkový tlak nad roztokom je pri nemiešateľných kvapalinách rovný súčtu tlakov pár nad ich čistými roztokmi – tzv.Daltonov zákon

-Ak sa celkový tlak pár nad roztokom vyrovná okolnému tlaku,dôjde k varu.
-Zmes ako taká vrie pri nižšej teplote ako jednotlivé zložky.
-Destiluje sa s vodnou parou,hlavne labilné látky s vysokou teplotou varu.

-Rovnováha kvapalina-kvapalina: - Pri miešaní kvapalín,ktorých vzájomná rozpustnosť je obmedzená,sa po prekročení rozpustnosti jednej kvapaliny v druhej,vytvoria dve oddelené kvapalné fáze.
-Látkové množstvá jednotlivých koexistujúcich fáz,je možné vyjadriť pomocou pákového pravidla.



-Sústava plyn-pevná fáza: - Najčastejšie sa vyskytujú pri termicky disociujúcich látkach a hydrátov. Jednotlivé fáze sú čisté zložky,premenné sú tlak a teplota. Pr.: CaCO3----->CaO + CO2
-Termogravimetria – Termická metóda,pri ktorej je sledovaná hmotnosť vzorku v závislosti na teplote a čase.




36. Soustavy kapalina-pevná fáze. Eutektická směs. Třísložkové soustavy a fázové diagramy. Rozdělovací rovnováha. Disociace. Extrakce. Rozdělovací chromatografie.

-Sústava kvapalina-pevná fáza: - Príkladom je nasýtený roztok,alebo pevné roztoky. Vplyv tlaku je minimálny,pretože nemusíme uvažovať existenciu plynnej fáze.
-Eutektická zmes – Je to pevná zmes dvoch látok,ktorých kryštály sa vytvárali pri tuhnutí spoločne.









-Kde E je eutektický bod a TE je eutektická teplota.

-Trojzložkové sústavy: - Gibbsov zákon fáz: v=5-f



-Môže to byť sústava troch kvapalín,alebo rovnováha kvapalina-kvapalina pri posudzovaní a vyhodnocovaní určitej látky zo zmesi pomocou vhodného rozpúšťadla.
-Vrcholy trojuholníka odpovedajú jednej čistej zložke. Body na stranách trojuholníka určujú zloženie dvojzložkovej sústavy skladajúcich sa zo zložiek,ktorých vrcholy sú na koncoch tejto úsečky. Body vo vnútri trojuholníka vymedzujú zloženie ternárnej sústavy za konštantného tlaku a teploty.

-Rozdeľovacia rovnováha: - Sústava dvoch nemiešateľných kvapalín a tretej zložky,ktorá sa v nich rozpúšťa. Koncentrácia tretej zložky v jednej kvapalnej fáze určuje jej koncentráciu v druhej kvapalnej fáze.
-V stave rovnováhy musí pre pridávanú tretiu zložku platiť rovnosť jej chemického potenciálu v oboch fázach.
a I / a II = e(μº II - μº I / R T )

-Disociácia: - Slabá kyselina -

-Slabá báza -


-Extrakcia: - Rozdeľovacia rovnováha sa využíva pri extrakčných separačných metódach. Obvykle sa používa voda a s ňou nemiešateľné organické rozpúšťadlo.
-Môžeme vypočítať aj stupeň viacnásobnej extrakcie.


-Rozdeľovacia chromatografia: - Princíp je,že jedno rozpúšťadlo preteká trubicou,v ktorej je na povrchu vhodného nosiča zakotvené druhé rozpúšťadlo.
-Účinnosť vzájomného delenia látok je daná rozdielmi v ich deliacich pomeroch.

-Čím je separačný faktor vyšší,tým lepšie sa látky oddeľujú. Separačný faktor najčastejšie ovplyvňujeme zmenou organického rozpúšťadla, zmenou pH, prípadne zmenou teploty.






37. Povrchové napětí a povrchová energie rozpouštědel a roztoků. Měření povrchového napětí. Fázová rozhraní kapalina-kapalina. Typy emulzí. Stabilizace emulzí. Emulgační účinek.

-Povrchové napätie: - Na fázových rozhraniach sú interakcie medzi molekulami odlišné od interakcií v objemových fázach.

-Kvapalina má snahu znižovať povrchovú plochu fáze. (tvorba kvapiek, zmáčanie povrchu)
-Povrchové napätie s rastúcou teplotou klesá a nazávisí na povrchu.
-Tenzidy – Povrchovo aktívne látky,významne znižujú povrchové napätie. Rozpustené látky sa hromadia na povrchu kvapaliny. Interakcie medzi molekulami rozpúšťadla sú silnejšie,než interakcie medzi časticami týchto látok.
-Adsorpcia – Nastáva na rôznych fázových rozhraniach. Fyzikálna adsorpcia vzniká pôsobením Van der Waalsových síl. Chemisorpcia – vytvorenie chemickej väzby medzi adsorbentom a adsorbátom.

-Meranie povrchového napätia: - Statické metódy – sledovanie ustáleného rovnovážneho stavu. Patrí sem metóda kapilárnej elevácie,Wilhelmyho metóda vyvyžovania doštičky (F=2dγ), Metóda odtrhávania prstenca (F=4πrγ)
-Semistatické metódy – dosiahnutá rovnováha je nestabilná. Patrí sem metóda váženia kvapky. (stalagmometria)
-Dynamické metódy – Patrí sem metóda oscilujúceho paprsku.

-Fázové rozhranie kvapalina-kvapalina: - Rozhranie kvapalina-kvapalina má veľký význam v biológii aj vo farmácii. Znalosť medzifázových napätí je dôležitá pri štúdiu zmáčania,roztierania, adhézie...
-Dve dotýkajúce sa kvapalné fáze sú tvorené vždy dvoma rovnovážnymi roztokmi. Čím väčšia je vzájomná miesiteľnosť zložiek,tým menšia je medzifázová energia.

-Typy emulzií: - Emulzie je systém nemiešateľných,alebo obmedzene miešateľných kvapalín. Dva typy emulzií. Olej vo vode,alebo voda v oleji.
-Emulzie sú nestále,kvôli koagulácii(vznik agregátov),alebo koalescencii(spojovanie kvapiek a následná sedimentácia) a je nutné ich vhodným spôsobom stabilizovať

-Stabilizácia emulzií: - Elektrickou dvojvrstvou – Používa sa len pri zreidených emulziách. Odpudivé sily medzi nabitými kvapôčkami bráni koalescencii.
-Povrchovo aktívne látky – emulgátory.
-V stabilizovanej emulzii je spojité disperzné prostredie tvorené tou fázou,ku ktorej má použitý emulgátor za daných podmienok

-Emulgačný účinok: - Vyvážená polárna a nepolárna časť molekuly.
-HLB (hydrophili-lipophilic balance) – Zvýšené HLB – hydrofilné surfaktanty,dobre stabilizujú emulzie olej vo vode.
-Znížené HLB – hydrofóbne surfaktanty,dobre stabilizujú emulzie voda v oleji.





38. Fázová rozhraní pevná fáze-kapalina. Stabilita koloidních suspenzí. Stabilita hrubých suspenzí. Rovnováha v systémech s fázovým rozhraním, zakřivení fázových rozhraní, smáčení, rozestírání.

-Fázové rozhranie pevná fáza-kvapalina: - Suspenzia – minimálne dve fáze,vnútorná(dispergovaná) pevná fáza a vonkajšia(disperzná) kvapalná fáza.

-Stabilita koloidných suspenzií: - 1.)Agregácia – alebo zhlukovanie častíc(koagulácia)
-Elektrostatická stabilizácia – odpudzovanie rovnako nabitých častíc. Prídavok elektrolytu môže vyvolať koaguláciu.
-Stérická stabilizácia – Prídavok látky,ktorá sa adsorbuje na povrch častice,ale zároveň je rozpustená v disperznom prostredí.
-Elektrostérická stabilizácia – Prídavok lyofilného koloidu k lyofóbnemu koloidu,kedy aspoň jeden nesie elektrický náboj.
-Stabilizácia pevnými časticami

-Stabilita hrubých suspenzií: - 2.)Sedimentácia
-Rýchlosť sedimentácie – Stokesova rovnica

-Zmáčavosť – Ovplyvnenie roztrepateľnosti sedimentu a agregátneho stavu suspendovanej látky. Tenzidy ovplyvňujú zmáčavosť.

-Rovnováha v systémoch s fázovým rozhraním: - V každom systéme prebiehajú samovoľné deje,ktoré vedú k ustáleniu rovnováhy.
-Zmenšením plochy(zakrivením) fázových rozhraní
-Zámenou fázových rozhraní za iné,energeticky výhodnejšie(zmáčanie,rozostieranie)
-Adsorpciou,ktorá vedie k zníženiu medzifázovej energie.

-Zakrivenie fázových rozhraní: - Môže významne ovplyvniť vlastnosti celého systému.
-Laplaceova rovnica:

-Zmena tlakov je pozorovateľná tiež v tenkých kapilárach. Kapilárna elevácia a kapilárna depresia.


-Zmáčanie: - Ak je povrchové napätie pevnej látky väčšie ako súčet povrchového napätia a medzifázovho napätia,kvapalina sa na povrchu pevnej látky rozostrie. Pokiaľ je ale povrchové napätie látky menšie,kvapka zaujme na povrchu pevnej látky rovnovážny tvar charkterizovaný uhlom zmáčania α.
-Youngova rovnica:





39. Adsorpce na fázovém rozhraní l-g. Adsorpce na fázovém rozhraní s-g. Fyzikální adsorpce. Chemisorpce. Freundlichova a Langmuirova izoterma. Kinetika adsorpce.

-Adsorpcia na fázovom rozhraní kvapalina-plyn: - U viaczložkových systémov dochádza k zníženiu energie zmenou koncentrácie na fázovom rozhraní. Tzv. pozitívna adsorpcia je dej,pri ktorom je koncentrácia určitej zložky v rozhraní vyššia než v objemových fázach. Pri tzv. negatívnej adsorpcii je naopak koncentrácia určitej zložky nižšia.
-Je to samovoľný dej,pri ktorom klesá Gibbsova energia. Je to vždy exotermický dej a sratúcou teplotou klesá adsorbované množstvo.
-Koncentrácia je daná Gibbsovou adsorpčnou izotermou:


-Adsorpcia na fázovom rozhraní pevná látka-plyn: - Povrch pevných látok býva nerovný a nehomogénny. Sila pôsobiacia v rovine povrchu je rôzna na rôznych miestach.
-Porézne látky – môžu mať veľký vnútorný povrch
-Neporézne látky – malý vonkajší špecifický povrch
-Štruktúra pórov ovplyvňuje vlastnosti poréznej látky.
-Pri styku pevnej látky s plynom dochádza vždy k zachytávaniu molekúl plynu na jej povrchu.

-Fyzikálna adsorpcia: - Molekuly sú k povrchu viazané fyzikálnymi silami(Van der Waalsovými silami), ktoré pôsobia medzi všetkými druhmi častíc. Nie je špecifická a prebieha na celom povrchu pevnej látky.

-Chemisorpcia: - Molekuly sú viazané k povrchu chemickou väzbou. Preto je chemisorpcia veľmi špecifická. Väzba môže vznikať,len medz určitými molekulami.

-Freundlichova izoterma: - Je to vyjadrenie závislosti adsorbovaného množstva na rovnovážnom tlaku p za konštantnej teploty.

-lineárny tvar:





-Langmuirova izoterma: - Je to priebeh adsorpcie pri vyšších rovnovážnych tlakoch. Vytvára sa len jedna vrstva molekúl.
-Je vhodná pre popis chemisorpcie. Pri fyzikálnej adsorpcii len v prípade,kde sa nepredpokladá tvorba viacerých vrstiev molekúl.



-Kinetika adsorpcie: - Pri adsorpcii na poréznych adsorbentoch dochádza k difúzii vonkajšiemu povrchu(vonkajšia difúzia), difúzia pórmi k vlastnému povrchu(vnútorná difúzia),a k vlastnej adsorpcii.
-Najpomalší dej je vlastná adsorpcia.





40. Adsorpce na fázovém rozhraní s-l. Molekulární adsorpce. Iontově výměnná adsorpce. Elektrické vlastnosti mezifází. Elektrická dvojvrstva. Elektrokinetické jevy.

-Adsorpcia na fázovom rozhraní pevná látka-kvapalina: - Silové pole pevného adsorbentu ovplyvňuje molekuly v blízkosti povrchu.
-Lyosféra – adsorbovaná vrsta,ktorá pri pohybe pevnej fáze voči kvapaline lipne na pevnom povrchu.
-Pri čistých kvapalinách sa vplyv silového poľa pevnej látky prjavuje orientáciou molekúl,znížením ich pohyblivosti a zvýšením hustoty kvapaliny v adsorbovanej vrstve.


-Molekulárna adsorpcia: - Zachytávajú sa celé molekuly. A väčšinou je to fyzikálna adsorpcia.
-Adsorpcia zo zriedených roztokov:

-Kde Ωm je množstvo jednej zložky adsorbovanej v nasýtenej monovrstve.
-Separačný faktor:

-Význam pri adsorpčnej chromatografii, heterogénnej katalýze a adsorpcii toxických látok a nečistôt.

-Iónovo výmenná adsorpcia: - Prednostne sa adsorbuje jeden z iónov elektrolytu. Adsorbent nahradzuje ióny adsorbované z roztoku inými iónmi,ktoré do roztoku uvoľní.
-Menič katiónov(katexy) – polyméry obsahujúce kyslé funkčné skupiny.
-Menič aniónov(anexy) – polyméry obsahujúce bazické funkčné skupiny.
-Využitie pri zmäkkčovaní vody,výrobe deionizovanej vody a liekoch na báze iónomeničov.

-Elektrické vlastnosti medzifáz: - Na fázových rozhraniachheterogénnych systémov(koloidy) vzniká elektrický náboj.
-Napr. ionizáciou povrchových vrstiev,adsorpciou jedného druhu iónu,alebo prednostné rozpustenie niektorého z iónov kryštálovej mriežky.
-Vzájomné odpudzovanie medzi podobne nabitými časticami zabraňuje vzniku agregátov.

-Elektrická dvojvrstva: - Nabitý povrch priťahuje ióny opačného znamienka z okolitej kvapaliny. Tým sa neutralizuje náboj na povrchu.
-Nabitý povrch tvorí vrstvu o hrúbke jedného iónu. Vonkajšia vrstva iónov je viazaná elektrostatickými silami a adsorpčnými silami.
-Medzi nabitým povrchom a okolnou kvapalinou vzniká rozdiel elektrických potenciálov. Potenciál s rastúcou vzdialenosťou od povrchu klesá až k 0.
-Poznáme Helmholtzov model,Gouyov-Chapmanov model a Sternov model.

-Elektrokinetické javy: - Vznikajú pri pohybe častíc elektrickou dvojvrstvou voči okolitej kvapaline.
-Elektroforéza – Pohyb častíc vhľadom k okolitej kvapaline vplyvom elektrického poľa.
-Elektroosmóza – Pohyb kvapaliny vzhľadom k nabitému pevnému povrchu,vplyvom elektrického poľa.
-Sedimentačný potenciál – Vzniká pri sedimentácii nabitých častíc v gravitačnom,alebo odstredivom poli.
-Potenciál prúdenia – Vzniká pri prietoku kvapaliny okolo nabitého povrchu.