Гетероадкоагуляция – осаждение и прилипание (адгезия) дисперсной фазы на макроповерхностях тел, помещенных в дисперсионную среду. Процессу способствует наличие противоположных зарядов на поверхности и частице.
Используется: при получении покрытий и пленок, например высыхание эмалей, электрофоретическое окрашивание, окраска распылением в электростатическом поле.
Диффузия – перенос вещества в системе, состоящей из двух или более компонентов, вследствие теплового движения молекул и частиц дисперсной фазы. Количественно диффузия характеризуется потоком Ji, равным массе вещества mi, проходящей за единицу времени t через условную поверхность S:
| (3.3) |
,где dmi – масса вещества, переносимая за малый промежуток времени dt через поверхность, площадь которой равна S.
Согласно первому закону Фика диффузионный поток прямо пропорционален градиенту концентрации вещества в данной части системы.
| (3.4) |
где Di – коэффициент диффузии.
Знак минус означает, что поток направлен против градиента концентрации, то есть в сторону уменьшения концентрации.
Сила трения прямо пропорциональна скорости течения (закон Стокса):
| (3.5) |
,где B – коэффициент трения;
U – скорость движения жидкости.
Для сферических частиц:
| (3.6) |
,где h – динамическая вязкость среды.
В 1827 г. Роберт Броун открыл непрерывное движение мелких частиц цветочной пыльцы и колебательное движение более крупных частиц в воде.
А. Эйнштейн и М. Смолуховский объяснили броуновское движение следующим образом: молекулы среды сталкиваются с частицей дисперсной фазы, в результате она получает огромное количество ударов со всех сторон.
Если частица большая, то её инерция большая, число ударов большое, суммарный импульс »0 и наблюдается колебательное движение частицы.
Если частица маленькая, то инерция небольшая, число ударов небольшое, суммарный импульс ¹0 и частица беспорядочно перемещается.
А. Эйнштейн и М. Смолуховский показали, что средний сдвиг частицы и коэффициент диффузии связаны уравнениями (3.7а) и (3.7б):
| (3.7а) | |
| (3.7б) |
.А. Эйнштейн показал, что
| (3.8) |
,где k – константа Больцмана;
Т – абсолютная температура;
R – универсальная газовая постоянная;
NA – число Авогадро;
В – коэффициент трения.
Тогда уравнение (3.7) преобразуется в (3.9):
| (3.9) |
Подставляя В из уравнения (3.3) в уравнение (3.7) получаем уравнение (3.10):
| (3.10) |
Осмос – явление односторонней диффузии дисперсионной среды через полупроницаемую перегородку. Для истинных растворов величина осмотического давления описывается уравнением Вант-Гоффа (3.11):
| (3.11) |
,где С – молярная концентрация молекул (частиц) в растворе.
Для золей при описании осмоса используют понятие «частичная (от слова частица) концентрация», то есть концентрация n коллоидных частиц в растворе.
Уравнения для вычисления осмотического давления золей:
| (3.12) |
или в (3.12а):
| (3.12а) |
,где СВ-ВА – массовая концентрация вещества.
Измерение осмотического давления используется для определения молекулярных масс полимеров, в мембранных технологиях очистки веществ, для определения области агрегативной устойчивости золя.
Седиментационный анализ – это анализ дисперсности системы по результатам измерения скорости осаждения частиц.
По найденной скорости осаждения (кривая седиментации) с помощью уравнений рассчитывают размеры частиц и фракционный состав системы.
Для проведения седиментационного анализа требуются независимость движения каждой частицы и отсутствие агрегатирования (слипания), поэтому используют разбавленные взвеси или добавляют специальные стабилизаторы.
Для монодисперсной системы зависимость m = f(t) будет иметь вид:
|
|
|
Для монодисперсной системы в точке В седиментация прекращается и масса прекращает изменяться.
Следовательно: определив массу частиц, выделившихся за определенное время t, можно рассчитать их размер (радиус) по формуле
| (3.13) |
где H – высота столба суспензии;
Q – общая масса дисперсной фазы;
t – время;
m – масса осадка;
g = 9,8 м/с2 (ускорение свободного падения);
r и r0 – плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды;
h – вязкость среды.
При осаждении полидисперсной системы кривая осаждения имеет вид гиперболы, поэтому для определения радиуса частиц определяют массу вещества, выделившегося за определенный промежуток времени, и проводят аналогичный расчет.
|
|
3-1 1-й закон Фика:
1) сила трения прямо пропорциональна скорости течения;
2) осмотическое давление прямо пропорционально молярной концентрации;
3) диффузионный поток прямо пропорционален градиенту концентрации вещества в данной части системы;
4) в любом гомологическом ряду при малых концентрациях удлинение углеродной цепи на одну группу СН2 увеличивает поверхностную активность в 3–3,5 раза.
3-2 Закон Стокса
1) | 3) |
| |
2) | 4) |
|
3-3 Коэффициент трения для сферических частиц
1) |
| 3) |
|
2) |
| 4) |
|
3-4 Осмос –
1) непрерывное движение мелких частиц цветочной пыльцы и колебательное движение более крупных частиц в воде;
2) явление односторонней диффузии дисперсионной среды через полупроницаемую перегородку;
3) перенос вещества в системе, состоящей из двух или более компонентов, вследствие теплового движения молекул и частиц дисперсной фазы;
4) перемещение частиц дисперсной фазы при пропускании постоянного электрического тока.
3-5 Диффузия –
1) непрерывное движение мелких частиц цветочной пыльцы и колебательное движение более крупных частиц в воде;
2) явление односторонней диффузии дисперсионной среды через полупроницаемую перегородку;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
Основные порталы (построено редакторами)