Kivonat diszperzivitás - esszék bank esszék, beszámolók, dolgozatok, disszertációk

Fajlagos felülete. A diszperziós fok. besorolás

diszperz rendszereket. Fogalmak: a diszpergált fázis és a diszperziós

Szerdán. Előállítási módszerei diszpergált rendszerek

Úgynevezett diszperz rendszer, amelyben egy anyag van diszpergálva egy másik közegben, aminek határa interfész és a részecskék között a diszperziós közeg. Diszperziós rendszerek egy diszpergált fázis és a diszperziós közeg.

A diszpergált fázis - olyan részecskék diszpergálva a környezetben. Jellemzői: diszperziós és a diszkontinuitás (ábra 1.1.1.1.).

A diszperziós közeg - az anyag környezet, amelyben a diszpergált fázis. Her funkció - a folytonosság.

A felület felület jellemzi fragmentáció és heterogenitás. A fragmentáció jellemzi:

1) A diszperziós fok. . [Cm -1; m -1], ahol a # 61523; S - teljes határfelületi felületi, illetve a felület a részecskék a diszpergált fázis; V - részecskék térfogata a diszperz fázis.

2) diszperzió - a kölcsönös a minimális méret:

3) a fajlagos felület. . [M 2 / kg; cm 2 / g]; # 61.484, # 61.472, ahol m - a szemcsék tömege a diszperz fázis.

4) felület görbülete. . A szabálytalan alakú részecskék,

ahol R1 és R2 jelentése - a sugarak körök, amikor áthalad a felület, és normális, hogy ez ezen a ponton a két egymásra merőleges irányban.

5) a méret a test három tengely mentén. és meghatározzuk a felbontás a tengely ahol minimum. Attól függően, hogy a szemcseméret, ezek a történelmi nevek (lásd. Ábra. 1.1.1.1).

Besorolás diszperz rendszerek által több tényező (ábra. 1.1.1.2).

Szerint a szórása a különbséget:

a) durván diszpergált rendszerek azok D <10 3 [1/см] (рис. 1.1.1.3);

b) microheterogeneous rendszer a márciusi 10 D = - May 10 [1 / cm];

c) ultramicroheterogeneous rendszer a D = 10 máj-júl 10. [1 / cm].

Az aggregáció a diszpergált fázis és a diszperziós közeg. Ez az osztályozás által javasolt Ostwald (lásd. Táblázat. 1.1.1.1).

Szerint a szerkezet diszperz rendszerek különböztethetők meg:

szabadon diszperz rendszer, mint a részecskék a két komponens a rendszer szabadon mozoghat egymáshoz képest (szol);

kapcsolódó diszperziók, amikor az egyik komponens a rendszer egy strukturált rendszer, azaz a fázisú részecskék vannak mereven összekötve (zselé kompozitok).

Osztályozása aggregációs állapotától fázis

Fizikai állapot a diszpergált fázis

Szerint a határfelületi kölcsönhatás - liofil és liofil rendszer (által javasolt H. Freundlich). Osztályozás alkalmas csak a rendszerek folyékony diszperziós közegben.

Liofil rendszer - amelyben a diszpergált fázis reagáltatjuk a diszperziós közeget és bizonyos körülmények között képes feloldani - kolloid felületaktív oldatok, oldatok IUD. A szabad energia rendszer DF <0.

ahol Wkog - munkájának kohéziót;

Wsolv - munka szolvatáltság.

Amikor DU> 0, D U <0 Ю TdS> D U. Ez a csoport jellemző az alacsony értékű a felületi feszültség a fázis határát.

Liofil rendszer - amelyben a diszpergált fázis nem képes kölcsönhatásba lépni a diszperziós közeg és oldjuk fel. Számukra, DF> 0. A diszperzió ebben az esetben vagy úgy hajtjuk végre egy külső művelet vagy más folyamatok játszódnak le az rendszer spontán (kémiai reakció), és nagy a felületi feszültség a felület, amely megfelel egy kis értékű szolvatáció energiát.

Két csoport módszerek előállítására diszperz rendszerek:

diszpergáló módszerek, mint hasadó a test a kolloid állapot (a liszt termelési).

kondenzációs módszerek állnak a bővítési részecskék, atomok, molekulák részecskék kolloidális méretűek (kémiai reakció, hogy csapadék képződjék).

Molekuláris kinetikai tulajdonságait diszperz rendszerek

Valamennyi molekuláris kinetikai tulajdonságok miatt véletlenszerű hőmozgás molekulák a diszperziós közegben, amely áll a transzlációs, rotációs és vibrációs mozgást molekulák.

A molekulák a folyékony és gáz-halmazállapotú diszperziós közeg állandó mozgásban, és egymással szembe. Azt a távolságot, az ütközést megelőzően egy molekula szomszédos úgynevezett szabad úthossz. A molekulák eltérő kinetikai energiák. Ezen a hőmérsékleten az átlagos értéke a kinetikus energia a molekulák állandó marad, összegű egyetlen molekula és egy mol:

ahol m - tömege egy molekula;

M - tömege egy mol;

v - a molekulák sebessége;

k - a Boltzmann állandó;

R - egyetemes gázállandó.

A fluktuáció a kinetikus energia és a diszperziós közeg molekulák értékeket (vagyis, az eltérés az átlagtól), és ez az oka a molekuláris kinetikai tulajdonságait.

Tanulmány a molekuláris kinetikai tulajdonságait vezethet alkalmazása statisztikai módszerek, amelyek érvényesek a rendszerek, amelyek több elemet (molekulák). A feltételezésen alapul, véletlenszerű mozgás az egyes molekulák elmélet meghatározza a legvalószínűbb kombinációja több rendszer az objektumok. Molekuláris kinetikai tulajdonságok mutatkoznak a folyékony vagy gáznemű közeg, a molekulák, amelyek rendelkeznek egy bizonyos mobilitást.

Brown az úgynevezett folyamatos kaotikus equiprobable számára minden irányban a mozgást a kis részecskék szuszpendált folyadékok vagy gázok, hatására a molekulák és a diszperziós közeg.

A legkisebb részecskék elhanyagolható tömegű tapasztalható egyenlőtlen fúj molekulái és a diszperziós közeg, egy erő, amely hajtja részecske lendületet, és az adott erő irányára van folyamatosan változott, így a részecske végez kaotikus mozgás.

Mi azonosítottuk ezeket a változásokat, és kötötte őket a molekuláris-kinetikai tulajdonságai a közeg 1907 A. Einstein és M. Smoluchowski. A számítás alapját - nem igaz utat a diszpergált fázis részecskéihez, és a részecske nyírási. Ha a görbe egy részecske határozza meg szaggatott vonallal, a váltás az x koordináta változását reprezentálja a részecske egy bizonyos ideig. Átlagos Shift Meghatározza átlagos négyzetes elmozdulása a részecske:

Az elmélet a Brown-mozgás származik ábrázolása a kölcsönhatás a véletlenszerű F erő (t), amely jellemzi az ütések molekulák kényszeríteni Ft. időfüggő, és a súrlódási erőt, amikor a diszperz fázis részecskék a diszperziós közeg áramlik a sebesség v. Brourovskogo mozgásegyenletek (Langevin egyenlet) a formája :. ahol m - részecske tömege; h - viszkozitása és a diszperziós közeg. Nagy időintervallumokat (t >> m / h) a tehetetlenségi a részecskék (m (dV / dt) is elhanyagolható integrálását követően az egyenlet a megkötéssel, hogy az átlagos termék egy véletlenszerű Impulzusteljesítmény nulla, az átlagos dzsitter érték (alacsony nyírási) van: .. Ahol t - idő, r - a sugara a diszpergált fázis részecskéihez; NA - Avogadro a részecskék száma.

Ebben a képletben leírja a molekuláris és kinetikai tulajdonságait és a diszperziós közeg, h - a viszkozitás, r - sugara részecskék - egy kapcsolódó paraméter a diszperz fázis, és a t idő határozza meg a kölcsönhatás és a diszperziós közeg a diszpergált fázis.

Emellett transzlációs lehet Rotációs Brown-mozgás a részecskék kétdimenziós és szabálytalan alakú részecskék (szálak, rostok, pelyhek, stb).

Brown-mozgás a legintenzívebben nyilvánul erősen diszperz rendszerek (részecskemérete 10 -9 m 10 -7 g), annak ellenére, hogy a diszperziós közeg molekulák hatnak is a közepes és durva részecske rendszerek. De mivel a jelentős méretű részecske ütközések száma molekulák meredeken emelkedik. Törvényei szerint a statisztikai adatok, a lendület az erők a molekulák közepes kölcsönösen kompenzálják, és a jelentős tömege és tehetetlensége nagy részecskék elhagyja a hatását molekulák következmények nélkül.

Diffúziós úgynevezett spontán szaporítóanyag egy régió nagyobb koncentrációt kisebb koncentrációban. A következő típusú diffúziós: molekuláris, ionos és kolloid részecskék.

Ion diffúziós társított spontán az ionok mozgását.

Diffúziós nagydiszperzitású kolloid részecskék ábrán látható. 1.1.2.1. Alján a részecskék koncentrációja nagyobb, mint a felső, azaz a

részecskék koncentrációja, N - száma diszperz fázis részecskék Vd.s. - az a térfogat a diszperzió). Diffúziós irányul egy régió nagyobb koncentrációt alacsonyabb koncentrációban, azaz felfelé irányban (az ábrán. nyíl). Diffusion jellemzi egy bizonyos mozgási sebességét anyagnak a keresztmetszete, amely megegyezik W ..

A távolból Dx koncentráció különbség lesz v2 - v1. t. v1> v2. ez az érték negatív. Változások a koncentráció egységnyi távolságra eső, koncentrációgradiens nevezik, vagy (c diff. Form).

A mozgásának sebességét egy anyag arányos a koncentráció gradiensének és az a terület, amelyen keresztül az AV forgalmi folyam diffúzió, azaz a

- alap diffúziós egyenlet differenciális formában.

A diffúzió sebessége () pozitív érték, és a koncentrációgradiens - negatív.; így mielőtt a jobb oldalon az egyenlet - „mínusz” jel. Az arányossági tényező D - a diffúziós együttható. Az alapvető egyenlet érvényes minden típusú diffúzió. beleértve és a kolloid részecskék. Integrált formában alkalmazza a két folyamat - a folyamatos és bizonytalan:

Egy stacionárius folyamat: = const. Jelentős számú diffúziós folyamatok közel álló. Integrálása. kapjuk:

- I-st Fick diffúziós törvénye.

A fizikai értelmében a diffúziós együttható D: ha - = 1, B = 1 és t = 1, akkor m = D. azaz diffúziós együttható számszerűen egyenlő a tömeg a diffundáló anyag, amikor a koncentráció gradiens, diffúzió áramlási keresztmetszeti területe, és időegység egyenlő. Csak numerikus egyenlőség óta dimenziója a diffúziós együttható [m2 / s] nem egyezik a méretei tömeget.

a nem-stacionárius folyamat: № const. Ezután az integráció a alapegyenletének a változások a koncentrációgradiens bonyolulttá válik. Hiányában hőmérsékleti gradiensek olyan közegben, nyomás, elektromos potenciál alábbi egyenlet határozza meg m1 anyag tömege. szállított diffúzió egységnyi idő révén egységnyi területe a felület merőleges a szállítási irányra (B = 1 és t = 1). alanyban, amely meghatározható a térbeli-időbeli eloszlása ​​koncentráció:

- Fick második törvénye.

Ábra. Ez azt mutatja, egy egydimenziós diffúziós, amely meghatározza a mozgását anyag egy irányban. Az is lehetséges, két- és háromdimenziós diffúziós anyag (diffúziós anyag két vagy három irányban) által leírt egyenlettel :. ahol - a diffúziós fluxussűrűség vektorba; grad v - mező gradiens koncentrációval.

Háromdimenziós terjesztését Fick második törvénye, írunk.

Kétdimenziós diffúziós egyenlet jobb oldalára korlátozzuk kifejezést az x és y.

A diffúziós együttható a fajok megoszlása ​​a következő: Ion - D = 10 -8 m 2 / s; molekuláris - D = 10 -9; kolloid részecskék - D = 10 -10. Ez azt mutatja, hogy a diffúziós a kolloid részecskék nehéz, összehasonlítva a másik két faj. Így a diffúziós ráta karamell részecskék (diszperz fázis - a kolloid oldat) 100 - 1000-szer kisebb, mint a diffúzió sebessége a cukor molekulái (molekuláris oldat). Ennek megfelelően, a gáz a D emeljük 10 -4. szilárd állapotban csökken 10 -12 m 2 / s.

Mennyiségileg diffúzió határozza meg a diffúziós együttható kapcsolódó átlagos offset kapcsolatban; - hossza diffúzió.

Diffúziója finom részecskék végezzük véletlenszerűen valószínűséggel nagyobb felé kisebb koncentrációban. A levezetés a következő feltételezések: a diszpergált fázis részecskéihez mozognak egymástól függetlenül, nincs kölcsönhatás közöttük; átlagos energiája transzlációs mozgás a részecskék 0,5 kT.

A képlet meghatározására átlagos elmozdulása, a diffúziós együtthatót úgy reprezentálható, mint: (k - Boltzmann állandó egyenlő). Ha D ismeretes, megtalálja szemcseméret:

; Yu nagyobb a szemcseméret, annál kisebb a diffúziós koefficiens kevésbé intenzív diffúzió magát.

Diffúziós teljesen manifesztálódik erősen diszpergált rendszerek (10 -9 - 10 -7 m) gyengült Durva (10 -7 - 10 -5 m) és gyakorlatilag hiányzik rendszerek durva (> 10 -5 m). A diffúziós együttható függ a részecskék alakja, amely nem tekinthető az egyenletben. Ezért, a képlet csak az határozza meg a mérete gömb alakú kolloid részecskék (vagy csökkentett méret a gömb alakú szabálytalan alakú részecskék).

Téma 1.2.3. ozmotikus nyomás

Szétválasztásával a két oldat különböző koncentrációjú vagy tiszta oldószeres oldatot, és egy féligáteresztő membrán (membrán) az oldószer áramlási történik alacsony és magas koncentráció, a koncentráció a összehangolás. Ezt a folyamatot nevezik ozmózis.

A diagram (ábra. 1.2.3.1) egy tartályban egy félig-áteresztő membránt 3 helyezünk oldat 1. Szétadagolás áthalad diszperziós közeg (oldószer), de akadályozza a kolloid részecskék (oldott anyagok). Külső falak - a tiszta oldószer 2. Az az oldat koncentrációja mindkét oldalán a partíció más. A tartály belsejében 1 rész oldatot az oldott anyag-molekulák elfoglalják (diszpergált fázis részecskéihez) Yu oldószer koncentrációja az abban kevesebb, mint a 2 tartály a tiszta oldószerrel.

A magasabb koncentrációjú diffúzió útján a folyadék a régió viszik, hogy a kisebb koncentrációban régiót (a 2 tartályból az 1 edénybe). A kinetikai szempontból, ez azért van, mert a löketek számát az oldószer-molekulák a membrán a háló vagy hígabb oldatban nagyobb, mint az oldatból, ami mozog az oldószert a pórusokon át a membrán, ahol ez kisebb (azaz, egy oldathoz, amely ).

Termodinamikai szempontból. A kémiai potenciálja Egy tiszta, folyékony m2 felett 1 m oldószeres, a folyamat folytatódik spontán a kisebb kémiai potenciál, hogy ezek összehangolását: m 2 = m 1.

Ennek eredményeként, a mozgás a folyadék az 1 tartály nyomás p, az úgynevezett ozmotikus. Oldószer, átható, hogy előállítása 1, a folyadék szintje emel a magassága, hogy kompenzálja N. tiszta oldószer nyomást az oldathoz. Ott jön egy idő, amikor a tömeg a folyadék oszlop az oldószerben oldatban kiegyenlített nyomást.

Ozmotikus nyomást - ez túlnyomás az oldat felett, amely szükséges, hogy az oldószert eltávolítsuk transzfer a membránon keresztül. Az ozmotikus nyomás megegyezik a nyomás, amely termel diszpergált fázis (oldott anyag), ha ez egy gáz át ugyanezen a hőmérsékleten ugyanazon elfoglalt térfogatot, mint a kolloid rendszer (oldat)

Ozmotikus nyomás p elegendő híg kolloid oldatokat megtalálható a következő egyenlettel:

vagy - az egyenlet van't Hoff

ahol mobsch / m- az oldott anyag tömege; m - tömege egy részecske; V - térfogata a részecske; NA - Avogadro-szám; T - abszolút hőmérséklet; N - részleges koncentráció; k - a Boltzmann állandó; M - tömege egy mól oldott anyag; hogy - tömegkoncentráció.

Kapcsolódó cikkek