A diszpergáló rendszerek cikk szerinti osztályozása
A rendszer széttöredezettségének (diszperziójának) mértéke a következő osztályokra oszlik: keményen diszpergált, a részecskeméret, amelyben több mint 10-5 m; finoman diszpergált (mikroheterogén) 10-5-10-7 m szemcsemérettel; kolloid diszpergált (ultramikro-heterogén) 10-7 és 10-9 m közötti méretű részecskékkel. Ha a diszpergáló rendszerek két fő összetevőjére koncentrálunk, az egyiket a diszperziós közeg szerepe, a másik pedig a diszpergált fázis szerepe kell, hogy legyen. Ebben az esetben az összes diszpergáló rendszert a fázisok összesített állapotai szerint osztályozhatjuk.
Ezt az osztályozást az Ostwald javasolta, és széles körben használják fel a mai napig. A klasszifikáció hátránya, hogy a szilárd vagy folyékony diszperz fázisból előállított diszpergálórendszerek besorolása lehetetlen, ha a részecskeméret több nanométer. Az ilyen osztályozásra példa a táblázat. 1.
Akadémikus P.A. A Rebinder a diszpergáló rendszerek tökéletesebb osztályozását javasolta a fázisok összesített állapotának meghatározásához. Az összes diszpergált rendszert két osztályba osztotta: szabad diszpergáló rendszerek és szilárd (vagy koherensen eloszlott) rendszerek (2. és 3. táblázat). Szabad diszpergált rendszerekben a diszpergált fázis nem alkot szilárd szilárd struktúrákat (hálók, rácsok vagy csontvázak). Ezeket a rendszereket szoláknak hívják. A folyamatos (koherensen diszpergált) rendszerekben a diszpergált fázis részecskéi merev térbeli struktúrákat (hálószemeket, kereteket, rácsokat) alkotnak. Az ilyen rendszerek nyírási deformációs ellenállást mutatnak. Ezeket zseléknek hívják.
A Rebinder osztályozás szerinti diszperziós rendszert egy olyan frakció jelöli, amelyben a diszperz fázis a számlálóba kerül, és a diszperziós közeg a nevezőben van. Például: T1 / M2. Az 1. index a diszpergált fázist jelöli, a 2. index pedig a diszperziós közeg.
A kolloid kémia vizsgálja mind a finom, mind a durva-diszpergált rendszer tulajdonságait; mind a szabad és a csatlakoztatott rendszerek.
Szereplő egy tudomány ilyen nagy számú különböző rendszerek különböző fázisok, mint a természet, és a szemcseméret és halmazállapotban fázisaiban a tényen alapul, hogy azok mind a közös tulajdonságok - heterogenitás és az alapvető termodinamikai instabilitása. A kolloidkémia központi helyét ultra-mikroheterogén rendszerek foglalják el, szabad részecskékkel. Ezek az úgynevezett kolloid rendszerek.
Diszpergáló rendszerek osztályozása a fázisok összesített állapotával.
T1 / T2 - szilárd szol, például az aranysó az üvegben,
pigmentált szálak, töltött polimerek
Ez a besorolás a diszpergáló rendszer fázisainak összesített állapotán alapul.
Az aggregatív stabilitás fogalmát, amelyet először az N.P. Sands, azt jelenti, hogy nincs aggregáció, azaz csökkenti a kolloid rendszer diszperziójának mértékét a tárolás során. A kinetikus stabilitás meghatározásához meg kell vizsgálni a diszpergált részecskék gravitációs vagy centrifugális térben történő izolálására vonatkozó feltételeket. Az ilyen szétválasztás sebessége a Brownian részecske-mozgás intenzitásától függ, azaz a rendszer diszperziójának mértéke és a diszperziós közeg és a diszpergált fázis sűrűsége közötti különbség, valamint a közeg viszkozitása.
1. Folyékony fázisú interfésszel rendelkező rendszerek
2. Rendszerek szilárd fáziselkülönítési felülettel
Ж1 / Ж2 - habszerű emulziók
Г1 / Т2 - porózus testek, természetes szálak, horog, szivacs, szén
J1 / T2 - nedvesség a gránitban
T1 / T2 - összefonódó polimer hálózatok
Ha meg akarják határozni a rendszer összesítő stabilitását, akkor vizsgáljuk meg a rendszer diszperziójának állandóságát (vagy éppen ellenkezőleg inkonzisztenciáját). A kolloid rendszer egyik legélesebb és legkülönbözőbb különbsége, mind az igazi megoldás, mind a durva diszpergált rendszerek esetében az, hogy a diszperzió mértéke rendkívül változatos, és változhat az okok széles választékától függően.
Ez a besorolás a fázis interfész összesített állapotán alapul.
A fentiek alapján meghatározzuk a kolloid rendszereket.
A kolloid rendszereket két vagy többfázisú rendszereknek nevezik, amelyekben az egyik fázis különálló kis részecskék formájában van elosztva egy másik fázisban. Az ilyen ultramikroheterogén rendszerek határozott (kolloid) diszperzióval képesek intenzív Brownian mozgásra, és nagy kinetikai stabilitást mutatnak.
Miután egy nagy felületű fázisszétválás, és ennek következtében, óriási feleslegben felületi szabad energia, a rendszerek alapvetően termodinamikailag instabilak, ami aggregációt a részecskék, azaz aggregatív stabilitás hiányában. Azonban ezek a tulajdonságok nem kímélik az összes olyan tulajdonságot, amelyet a kolloid rendszerek különböznek más rendszerektől. Például első pillantásra úgy tűnik, érthetetlen, hogy miért a kolloid részecskék, így élénk mozgás, és összeütközött egymással, nem mindig tömörülhet nagyobb aggregátumok és nem csapódik ahogy azt várják alapján a termodinamika második törvénye, mivel ez a teljes felület csökken, és szabad energiával.
Kiderült, hogy sok esetben az ilyen rendszerek stabilitása a kolloid részecskék felületén stabilizáló réteg jelenlétével társul. Így a stabil kolloid rendszerek létrehozásához szükséges feltétel a harmadik komponens - a stabilizátor jelenléte. A kolloid rendszerek stabilizátora lehet elektrolit vagy más elektrolit nélküli anyag, például nagy molekulasúlyú vegyületek (IUD) vagy felületaktív anyagok (felületaktív anyagok). Az elektrolitokkal és nemelektrolitokkal történő stabilizálás mechanizmusa jelentősen eltér.
Az elektrolitok kolloid rendszer stabilitására gyakorolt hatása összetett. Bizonyos esetekben az elektrolit elhanyagolható kiegészítése a rendszer stabilitásának megsértéséhez vezethet. Más esetekben az elektrolit bevezetése segít a stabilitás növelésében.
Az ilyen stabilizátorok, mint felületaktív anyagok adszorpciós rétegeinek kialakulása különösen fontos a megnövekedett szerkezeti és mechanikai tulajdonságokkal rendelkező kétdimenziós szerkezetek jelenlétében. Sok esetben a stabilizáció akkor érhető el, ha a monoréteg a kolloid részecskék felületének csak 40-60% -át fedezi, amikor a védőréteg szakaszos formában van. A maximális stabilitást természetesen teljes telített monomolekuláris réteg képződik. Az adszorpciós rétegek strukturális és mechanikai tulajdonságai nagymértékben meghatározzák a kolloid rendszerek viselkedését. Ezeket a rétegeket kis mennyiségű oldott anyag képezheti vagy változtathatja meg, így számos kolloid rendszer tulajdonságait szabályozhatják, amelyeket széles körben alkalmaznak különböző gyakorlati alkalmazásokban.
A kolloid rendszereket a részecskékből álló a diszpergált anyag szabadon mozoghat egy folyékony diszperziós közegben, együtt az adszorbeált molekulák a felületükön vagy a harmadik komponens ionok (stabilizátor) hivatkozunk liozolyami, és a részecskék egy bonyolult szerkezetű - micellák.
A kolloid részecskék diszperziós közeggel való kölcsönhatásának jellege alapján a lizozolok liofil és liofilizálhatók. Ezt a besorolást először a német kolloid tudós Freundlich javasolta. Az összes rendszert két osztályba osztotta: liofil és liofilizált. A Freundlich által kifejlesztett elképzeléseknek megfelelően liofil frakciókat neveznek, amelyek diszperz fázisának részecskéi nem kapcsolódnak a diszperziós közeghez, nem oldódnak fel, és nem oldódnak fel benne. A liofilek olyan rendszerek, amelyek diszpergált fázisú részecskéi intenzíven kölcsönhatásba lépnek a diszperziós közeggel.
A liofil szolok rendszerek közé tartoznak a nemesfémek, metalloidok szolok (kén, szelén, tellúr), diszperziók, polimerek vizes (például, polisztirol, ftorolona) szolok arzén-szulfid, antimon, kadmium, higany, vas-hidroxid szolok, alumínium, stb Ezeket a rendszereket úgynevezett kinetikus stabilitás és aggregatív instabilitás jellemzi, és stabilizálódást igényel. A fagyasztva szárított kolloid rendszerekhez a Freundlich olyan természetes vagy szintetikus IUD-ok oldására vonatkozik. Ilyenek például a fehérjék, keményítők, pektinek, gumik, cellulóz-éterek és különböző gyanták, természetes és szintetikus oldatok.
Így az IUD megoldásokat korábban liofilek kolloid rendszereknek tekintették. Ezeket kétfázisú diszpergáló rendszereknek tekintették, így a Freundlich-osztályozás lényegét a diszpergált fázis és a diszperziós közeg közötti molekuláris kölcsönhatásokra redukálták. Ezen az alapon végezték el a liofil és liofób rendszerek felosztását. A liofil rendszereket két vagy többfázisúnak tekintették, termodinamikailag instabilak, ellentétesek a Gibbs fázis szabályával. De ez az ötlet kiderült, hogy rossz. Valójában most megbízhatóan megállapítást nyert, hogy az IUD megoldások igazi megoldások, azaz E. egyfázisú rendszerek homogén, termodinamikailag stabil és a Gibbs fázis szabályának betartásával. Úgy vélték, hogy a reverzibilitás a liofil kolloid rendszerek jellegzetes tulajdonsága, de ez nem így van, mert ebben az esetben az IUD megoldások nem diszperzív rendszerek.
E tekintetben VA akadémikus. Kargin már 1948-ban felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy Freundlich besorolása teljesen rossz, és még inkább káros.
Annak érdekében, hogy ne változtassuk meg e fogalmak jelentését, P.A. Rebinder a fagyasztva szárított és liofilizált kolloid rendszer fogalmainak formalizálására javasolt. Diszpergált több- vagy kétfázisú rendszerek, két osztályra osztva, a specifikus határfelület (felületi feszültség) értéke alapján.
A lyofób rendszerekhez olyan diszpergált rendszerek, amelyek elég nagy határfelületi feszültséggel rendelkeznek (s12), nagyobbak, mint egy bizonyos határérték sm:
Ezeket a rendszereket nagy kiterjedésű, szabad energia jellemzi, így az interfész élesen szól: a rendszer aggregatív módon instabil, és stabilizátor bevezetését követeli meg. Az ilyen rendszerek diszperziója önkényes.
A liofil rendszerek kétfázisú kolloid rendszerek, amelyeknek alacsony, bár pozitív, határfelületi szabad energiája kisebb, vagy egyenlő a határértékkel,
Ezek nagyon alacsony határfelületi energiájú rendszerek, termodinamikailag stabilak és spontán módon alakulnak ki. A diszperzió meglehetősen határozott és a kolloid régióban van.
Az a tény, hogy a diszpergált rendszereket a szabad felszíni energia mennyisége határozza meg, azt mutatja, hogy a kolloidális jelenségek szorosan kapcsolódnak a fázis interfész tulajdonságaihoz.
A liofil rendszerek közé tartozik:
1) az úgynevezett kritikus emulziók, amelyek a felületi feszültség csökkenésének következtében keletkeznek, amikor a korlátlan keverés hőmérsékletéhez közeli hőmérsékletre hevítik, vagy nagyon nagy mennyiségű felületaktív anyagok hozzáadásával;
2) a vízi környezetben képződő asszociatív kolloid rendszerek olyan anyagokkal, mint például szappanok, bizonyos festékek és cserzőanyagok, valamint bizonyos felületaktív anyagok nem vizes közegében. Az ilyen anyagok a híg oldatokban molekuláris állapotban vannak, ahogy a koncentráció növekszik, a molekulák aggregálódnak kolloid méretű részecskék kialakítására, azaz micellák képződnek. Az anyag koncentrációját az oldatban, amelynél a valódi oldatból a kolloidhoz való átmenet történik, rendszerint a micellaképződés (CMC) kritikus koncentrációjának nevezik.
A diszpergáló rendszerek osztályozása elvégezhető a diszpergált fázis egyedi felülete és porozitása alapján.
Azokban a folyamatokban, amelyekben két egymás utáni fázis vesz részt, nagy jelentőséggel bírnak az interfész vagy a frakció egyik fázisát elválasztó határréteg tulajdonságai. Az ilyen rétegeket alkotó molekuláknak különleges tulajdonságaik vannak. Ha egy monolitikus fázist tekintünk, akkor a felszíni réteget alkotó molekulák száma elhanyagolható a testtérfogat hatalmas molekulaszámával összehasonlítva. Feltételezzük, hogy a rendszer energia tartalma arányos a test térfogatában lévő tömeggel.
Amikor a szilárd testet összetörik, a felszíni rétegben lévő molekulák száma növekszik és elérik a maximális értéket a kolloid diszpergált rendszerekben. Ezért a diszpergáló rendszerekben előforduló folyamatok a felületi rétegek tulajdonságainak tulajdoníthatók. A habok, emulziók, ködök, flotáció, nedvesítő és diszpergáló eljárások, szorpciós technológia és még sok más kialakulása a diszpergált rendszerekben lévő interfázis felületek tulajdonságain alapul.
A fajlagos felület a test felületének aránya a térfogatához vagy tömegéhez viszonyítva:
Aud = A / V vagy Aud = A / Vr. (3)
ahol Au, A a specifikus és a teljes felület; r az anyag sűrűsége, V a test térfogata.
A köbös részecskékhez
Aud = 6a2 / a3r = 6 / ar (m2 / kg). (4)
Gömb alakú részecskékhez
Aud = 4 r2 / (4/3 r3) (m-1),
Aud = 3 / rr (m2 / kg). (5)
Ha egy anyag kockát vesz fel, három oldalát 10 részre osztja, és három irányban tartja a gépet, majd kisebb kockákat kapunk. Ez a folyamat a diszperziós folyamat modellezésének tekinthető. A diszperziós folyamat során a fajlagos felület változása a táblázatban látható. 4.
A diszperzió specifikus felületének függése
A kocka oldalának hossza a, cm
A textil kolloid rendszerekben fontos szerepet játszik a szálak, szálak és filmek. Az ilyen rendszerek fajlagos felületét a következő képletekkel lehet kiszámítani:
Aud = 2l2 / l2a = 2 / a, (6)
ahol a a film vastagsága, l a szélessége és hosszúsága;
hengerhez (rost, menet)
Aud = 2lr / r2l = 2 / r, (7)
ahol r a henger sugara, l hossza.
Spin-diszpergált rendszerek - porózus testek - a külső specifikus felülethez hasonlóan a pórusok méretének (sugara), a térfogatuk és a belső fajlagos felület jellemezhetők. A pórusok méretének megfelelő osztályozását M. M. Dubinin. Ezen osztályozás szerint, az összes porózus testek lehet három osztályba sorolhatók (attól függően, hogy az adszorpciós tulajdonságok) mikroporózus testet, amelynek pórus sugara 2 · 10-9 m, mezopórusos (perehodnoporistye) - (2/50) · 10-9 M, makropórusos 50 · 10-9 m.
A mikroporózus testeket a közelmúltban ultra- és szuper mikroporózus testekre osztották. Ez az osztályozás nagyon megközelítőleg teljes spektrumát visszaadja a lehetséges pórusméretek (a átmenő makropórusok mezopórusokat és mikropórusok a szubatomi „pórusok” formájában közötti rések makrokristályok a polimerek vagy pontban kristályhibák). E tekintetben meg kell jegyezni, hogy az osztályozás nem képes teljes mértékben fedezni a természetben és a technológiai gyakorlatban létező diszpergáló rendszerek teljes skáláját.
Az absztraktok szuper! Várjon egy szünetet, tanuló, itt van egy jó ideje: Tanár a vizsga: Korábban ifjúkoromban dühös voltam - csak így tele voltam a diákok, de most már öregek, összehangolva. vesz egy diák könyvét, jöjjön vissza. By the way, egy anekdota venni a chatanekdotov.ru