рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем з позицій фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів

Дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем з позицій фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів - раздел Химия, ПРЕДМЕТ І ЗАДАЧІ ФІЗИКО-ХІМІЧНОЇ МЕХАНІКИ Навколишній світ та дисперсні системи 1.3.1. Дисперсними (Мікрогетерогенними) Си...

1.3.1. Дисперсними (мікрогетерогенними) системами називаються системи, що складаються з двох чи декількох фаз, одна з яких представлена окремими дрібними часточками (дисперсна фаза), розподіленими в іншій неперервній фазі (дисперсійне середовище).

Коли розміри часточок настільки малі, що їх можна порівняти з найбільшою товщиною граничного шару (з робіт Б.В. Дерягіна – 1·10-7м) система стає гранично дисперсною – колоїдною. Подальше диспергування дисперсної фази, якщо воно можливо в даному середовищі, привело б до утворення гомогенної однофазної системи – істинного розчину.

Дисперсність виражається питомою поверхнею дисперсної фази і визначається відношенням (1.1):

м-1 (см-1), або м2/кг (см2/г) (1.1)

де: S 1,2 – поверхня розподілу між дисперсною фазою (1) і дисперсійним середовищем (2); V1 – об’єм дисперсної фази; m – маса часток дисперсної фази.

Наприклад, питома поверхня цементу і мінерального порошку складає 300 м2/кг та 200…400 м2/кг відповідно. Швидкотверднучі цементи виготовляють шляхом тонкого помелу цементного клінкеру до величини питомої поверхні близької 500 м2/кг, при цьому забезпечується суттєва зміна властивостей цементу.

Дисперсність обернено пропорційна лінійним розмірам часточок і виражається в м-1 (см-1). Оскільки поверхня часточок пропорційна квадрату їхнього радіуса, а обсяг – кубу радіуса, дисперсність може бути виражена через радіус r чи діаметр δ = 2 r часточок дисперсної фази (1.2):

(1.2)

де: β – коефіцієнт форми.

Для часточок кулястої форми, що мають найменшу поверхню при заданому об’ємі, β мінімально (β = 6).

У цьому випадку об’єм кулі V = (4/3)∙πr3, поверхня кулі S = 4 πr2.

(1.3)

У загальному випадку β > 6.

Наочне уявлення про розвиток поверхні в дисперсних системах і про положення колоїдної області дає графік залежності величини питомої міжфазної поверхні від радіуса часток твердої фази. Крива дисперсності S′1 = f (r) має форму рівносторонньої гіперболи. Згідно з (рис. 1.1) колоїдні дисперні системи – це проміжні системи між грубодисперсними та молекулярними системами. Представники таких систем у будівельному матеріалознавстві є: глини, цементи у стадії гідратації в цементному тісті; бітуми, коли асфальтени знаходяться у завислому стані у мальтеновому середовищі з масел та смол тощо. Але будівельне матеріалознавство вивчає і грубодисперсні системи: цементобетони, асфальтобетони, пластмаси і таке інше.

 
 

 

Рис.1.1. Залежність питомої міжфазної поверхні дисперсної системи від розміру її часток r

 

З підвищенням дисперсності питома поверхня дисперсної системи різко зростає (табл. 1.1).

Властивості дисперсних систем суттєво відрізняються між собою (табл. 1.2) саме завдяки розмірам їх складових часток. В основу розподілення дисперсних систем покладені не просто розміри, а саме властивості (табл. 1.2).

Таблиця 1.1

Довжина ребра кубика, см Число кубиків, N Об’єм кубика, см3 Поверхня кубика, см2
1 · 10-2 1 · 106 1 ·10-6 6 · 10-4 6 · 102
1 · 10-7 (1 нм) 1 · 1021 1 · 10-21 6 · 10-14 6 · 107

Таблиця 1.2

Властивості дисперсних та молекулярних систем

Тонко- і грубодисперсні d = 10-4 … 10-7 м Колоїдно-дисперсні d = 10-7 … 10-9 м Молекулярні та іонні розчини d < 10-9 м
Непрозорі, відбивають світло Прозорі, розсіюють світло, опалесцюють Прозорі, не опалесцюють
Частки не проходять крізь паперовий фільтр Частки проходять крізь паперовий фільтр Проходять крізь паперовий фільтр
Частки затримуються целофаном Частки затримуються целофаном Частки проходять крізь целофан
Гетерогенні Гетерогенні Гомогенні
Нестійкі Відносно стійкі Цілком стійкі
Частки, що видимі в оптичний мікроскоп Частки, що видимі в електронний мікроскоп Частки, невидимі у сучасні мікроскопи

Примітка: Опалесценція - розсіювання світла, зниження прозорості розчину.

1.3.2. Класифікація дисперсних систем за агрегатним станом фаз (запропонована В. Освальдом: імовірні 9 комбінацій дисперсної фази і дисперсійного середовища в різних їх станах, табл. 1.3).

У колоїдній хімії всі системи, що відповідають колоїдній дисперсності, прийнято називати золями. Тому системи ж/г і т/г мають загальну назву
аерозолів.

Колоїдні системи з рідким дисперсійним середовищем (г/р, р/р і т/р) називають ліозолями (від грец. ліоз - рідина) (табл. 1.3).

1.3.3. Класифікація дисперсних систем (колоїдних розчинів) за інтенсивністю молекулярних взаємодій на границі розподілу фаз здійснюється за здатністю сухого залишку, отриманого при обережному випаровуванні, розчинятися в чистому дисперсійному середовищі.

Системи, сухий залишок яких не здатний самовільно диспергуватися в дисперсійному середовищі, називаються необоротними (наприклад, ліозолі металів, гідрозолі йодиду срібла та ін.).

 

Таблиця 1.3

Дисперсна фаза Дисперсійне середовище Умовне позначення системи Назва системи
Дисперсні системи в газах
Газ   Рідина Тверде тіло Газ   Газ Газ г/г   р/г т/г Колоїдна система не можлива Туман Дим, пил
Дисперсні системи в рідинах
Газ     Рідина Тверде тіло Рідина     Рідина Рідина г/р     р/р т/р Піна, газова емульсія   Емульсія Колоїдний розчин
Дисперсні системи у твердих тілах
Газ   Рідина Тверде тіло Тверде тіло   Тверде тіло Тверде тіло г/т   р/т т/т Тверда піна, пористе тіло Тверда емульсія Твердий золь, сплав

Оборотними колоїдними системами називаються системи, у яких сухий залишок при зіткненні із середовищем звичайно спочатку набухає, а потім самовільно розчиняється й утворює колишню дисперсію (наприклад, розчин желатини у воді або каучуку у бензолі). Дисперсна фаза оборотних колоїдів молекулярно взаємодіє з дисперсійним середовищем і тому здатна в ній розчинятися. За цією ознакою дисперсні системи поділяють на дві основні групи ліофільні (оборотні), – розчини ВМР) і системи ліофобні (необоротні) – типові колоїдні системи.

Ліофільні системи – стійкі і стабільні у часі. Ліофобні – нестійкі і поступово руйнуються, виділяючи дисперсну фазу внаслідок коагуляції – укрупнення її часточок під дією молекулярних сил зчеплення.

1.3.4. Дисперсні системи також підрозділяються на вільнодисперсні і зв’язнодисперсні. У перших частинки дисперсної фази не зв'язані в одну суцільну сітку і здатні незалежно одна від одної переміщатися в дисперсійному середовищі під впливом теплового руху або сили ваги (розведені суспензії, емульсії, аерозолі – мають плинність і усі властивості, що характерні для рідин).

Зв’язнодисперсні системи – це системи, у яких часточки дисперсної фази зв'язані одна з одною за рахунок молекулярних сил, вони утворюють в дисперсійному середовищі своєрідні просторові сітки або каркаси (структури). Структуротвірні елементи роблять лише коливальні рухи – пасти (концентровані суспензії), концентровані емульсії, порошки.

Перехід золю в стан гелю називається гелеутворенням (коагуляцією), а процес утворення золю з гелю (зворотна коагуляція) зветься пептизацією. Ці переходи відбуваються за схемою:

 

Вільнодисперні → системи – золі ← Коагуляція → Пептизація ← Зв’язнодисперсні структури – гелі   коагелі ліогелі (ліофобні системи) (ліофільні системи)

 

1.3.5. Класифікація дисперсних систем за розмірами часточок дисперсної фази (рис. 1.1).

Колоїдними вважаються часточки з діаметром δ<0,1 мкм, чи d<10-5см, якщо δ >1мкм, чи > 10-4см – грубодисперсні.

Частки з розмірами менш 1 мкм виявляють помітний броунівський рух.

Седиментація (осадження) часточок з діаметром менш 0,1 мкм під дією сили ваги практично врівноважується броунівським рухом, тобто їх
дифузією.

 

Діаметр частинок.....   більше 1 мкм.........   0,1 - 1мкм.................................   менше 0,1 мкм
Система...... грубодисперсна…. з проміжною дисперсністю… колоїдно-дисперсна
    (мікрогетерогенні)  

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ПРЕДМЕТ І ЗАДАЧІ ФІЗИКО-ХІМІЧНОЇ МЕХАНІКИ Навколишній світ та дисперсні системи

ПРЕДМЕТ І ЗАДАЧІ ФІЗИКО ХІМІЧНОЇ МЕХАНІКИ... Навколишній світ та дисперсні системи... Фізико хімічна механіка як наукова дисципліна її задачі...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем з позицій фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Навколишній світ та дисперсні системи
Навколишній світ існує багато в чому завдяки існуванню тіл, що створені сполученням, злипанням, зростанням найтонших часток (їх коагуляції) або, навпаки, здатності цих часток знаходитись у завислом

Особливості властивостей колоїдних систем
1.4.1. Всі колоїдні системи здатні розсіювати світло (опалесціювати). Якщо через колоїдну систему пропустити пучок проміння, що сходиться, поставивши між джерелом світла

Короткий історичний огляд
Перша робота, яка згодом послужила народженню фізико-хімічної механіки, відноситься до 1928 р. і пов'язана з адсорбційним пониженням міцності твердих тіл. П.О. Ребіндер встановив, що розколювання н

Поверхнева енергія і її природа
Поверхневі шари на межах тіл поводяться абсолютно інакше, ніж в об'ємі кожного граничного тіла.  

Змочування і набухання
Явище змочування спостерігається на межі розділу трьох фаз, одна з яких звичайно є твердим тілом (3), інша рідиною, наприклад водою (1) і третя газом (2) (рис. 2.3). При неповному змочуванні рідка

Спонтанні процеси на межі розділу фаз
З термодинаміки відомо – система знаходиться в стійкій рівновазі, якщо її вільна енергія мінімальна в даних умовах:   F = Fmin (2.21)   Якщо над

Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра
Розглянуто на прикладі газ – тверде тіло – Г/Т. Передбачається: тверда поверхня однорідна, тобто активні центри поверхні мають залишкові валентності і здатні зв'язати кожний по одній молек

Полімолекулярна адсорбція
Поряд з ізотермою адсорбції, що наведено на рис. 3.3, часто на практиці зустрічаються ізотерми без прямолінійної ділянки, що паралельна осі абсцис і відповідає насиченню поверхні адсорбенту молекул

Рівняння Гіббса. Двомірний тиск
Величина адсорбції Г (моль∙см-2) визначається як надлишок маси даного (адсорбованого) компонента, що припадає на одиницю площі поверхневого шару:  

Правило Дюкло-Траубе
  Адсорбція та орієнтація молекул поверхнево-активних речовин на поверхні розділу фаз – це самовільні процеси, що приводять до мінімуму вільної енергії системи. Знаходячись

Адсорбція на межі тверде тіло – розчин
Кількість речовини a, молекулярно адсорбованої з розчину, обчислюють за рівнянням (3.16.):   (3.16)  

Правило зрівнювання полярності П.О. Ребіндера.
Відповідно до цього правила речовина С може бути сорбованою на поверхні розподілу фаз А і В, якщо вона в результаті своєї присутності в поверхневому шарі буде вирівнювати різницю полярності цих фаз

Склад і фізико-хімічна природа ПАР
Речовини, що при розчиненні навіть у дуже малих концентраціях здатні різко знижувати поверхневий натяг розчинника, називають поверхнево-активними речовинами (ПАР), а їх властивість знижувати поверх

Класифікація ПАР за хімічною будовою
У хімічному відношенні ПАР розділяють нанеіоногенні і іоногенніречовини. Молекули неіоногенних

А. Мила карбонових кислот
1. Карбоксильна група пов’язана безпосередньо з гідрофобним радикалом. Надалі розподілення залежить від характеру гідрофобного радикала (наприклад, мила жирних кислот, каніфольні мила і ін.).

Катіоноактивні ПАР
Катіоноактивні ПАР підрозділяються на наступні основні групи: аміни різного ступеня заміщення і четвертичні амонієві основи, азотвмісні основи (гуанідини, гідрадини, гетероциклічні сполуки і т. ін.

Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи: 4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед

Класифікація ПАР за механізмом дії
За механізмом дії ПАР поділяються на чотири основні групи: 4.5.1. До першої групи відносяться речовини, поверхнево-активні на границі рідина – газ, і насамперед

Використання ПАР в техніці
На даний час ПАР широко використовують у багатьох галузях господарства. Наприклад, у текстильній і паперовій промисловості, у виробництві косметики, фармацевтичних, бактерицидних, фунгіцидних і зас

Будова колоїдних міцел
Частки дисперсної фази ліозолів несуть на своїй поверхні заряд, що обумовлений наявністю на їх поверхні подвійного електричного шару, який представляє собою тонкий поверхневий шар із просторово роз

Стійкість і коагуляція дисперсних систем
Існує два поняття – агрегативна і кінетична нестійкість дисперсних систем. Агрегативна нестійкість виявляється в самовільному утворенні агрегатів з часток дисперсної фази системи з наступним їхнім

Молекулярно-адсорбційна стабілізація дисперсних систем
У неполярному дисперсійному середовищі частки дисперсної фази позбавлені електричного заряду. Електричний фактор стабілізації відсутній. Між дисперсними частками діють тільки сили взаємного притяга

Процеси стабілізації дисперсних систем і їхня роль у техніці
  Типові колоїдні системи чуттєві до дії електролітів. Однак при введенні в них незначних концентрацій високомолекулярних речовин і утворенні на поверхні часточок відповідного ад

Поняття про структурно-механічні властивості
Найважливіші властивості фізичних тіл, насамперед твердих тіл, їх механічні властивості: в'язкість, пружність, пластичність, міцність. Вони визначають здатність тіл чинити опір руйнуванню під дією

Загальні відомості про структуроутворення в дисперсних системах
Згідно з уявленнями П.О. Ребіндера, структури в колоїдних і мікрогетерогенних системах можна розділити на коагуляційні (тиксотропно-оборотні) і конденсаційно-кристалізаційні (необоротно руйнуються)

Деформації і течії
Реологія – наука про деформації і течії різноманітних реальних тіл. Реологія – це наука про поведінку матеріалів (систем, тіл) з вра

Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т

Методи реологічного моделювання
Для характеристики тіл з комплексними властивостями використовують класичний для реології спосіб механічного моделювання. Структурними елементами реологічних моделей є пружина, поршень (або куля) т

Методика побудови реологічних кривих
В'язкість можна вимірити при постійному крутильному моменті (постійне навантаження), прикладеному до однієї з поверхонь, чи при постійній швидкості обертання однієї з поверхонь

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр

Моделі і рівняння течії структурованих дисперсних систем
У світлі молекулярно-кінетичних уявлень процес течії структурованих рідин, на відміну від ньютонівських, складається з декількох елементарних актів. Якщо немає зовнішньої зрушувальної сили, тиксотр

Основні закономірності кінетики кристалізації нової фази з пересичених розчинів і фазовий склад цементного каменю
В ідеалізованому випадку процеси кристалізації складаються з послідовно елементарних актів виникнення зародків нової фази і їхнього росту. Теорія виникнення зародків кристалізації дана в п

Формування структури цементного каменю
За сучасними поглядами, у початковий період (перша стадія гідратації) при змішуванні цементу з водою в процесі гідролізу трикальцієвого силікату виділяється гідроксид

Фізичні основи ущільнення і формозміни бетонних сумішей
Свіжоприготовлена бетонна суміш має пухку нестабільну структуру з високою пористістю (П0 до 15%) і значним об'ємом залученого повітря (особливо при низькому водоутриманні суміші). Необхі

Основні параметри вібраційного ущільнення бетонної суміші
Ущільнення суміші як пружньов’язкопластичного тіла може відбутися, якщо енергетичні параметри зовнішніх впливів достатні для подолання граничного опору зсуву бетонної суміші. При відповідності пара

Вібродиспергування та виброперемішування суміші
Вібродиспергування. Робота, що необхідна для руйнування твердого тіла, не залежить від того, яка машина буде використана для подрібнення. Роботу руйнування можна підраховувати

Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно

Шляхи інтенсифікації ущільнення сумішей
9.4.1. Принциповий зміст процесу перемішування сумішей Технологія виробництва асфальтових та дьогтевих бетонних сумішей і бетонів складається з двох осно

Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від

Бітумополімерні в’яжучі і асфальтобетони на їх основі
Органічні в'яжучі речовини являють собою групу природних чи штучних термопластичних твердих, в’язкопластичних чи рідких речовин, що складаються із суміші органічних, від

Склад, структура і властивості нафтових дорожніх бітумів
Під терміном «бітум» розуміють суміш рідких, напівтвердих чи твердих сполук вуглецю і водню, що містять у невеликій кількості кисень-, сірку- й азотовмісні речовини і метали, а також значну кількіс

Галузь застосування.
10.3.1. Визначення. Склад. Класифікація. – Дорожні бітумні емульсії являють собою дисперсні системи з двох не розчинних одна в одній рідин. Перша

Бітумні емульсії – мікрогеторогенні дисперсні системи
Дослідники розглядають емульсію як дисперсну мікрогетерогенну стабілізовану систему рідина – рідина. У емульсії виділяють дві фази: дисперговану (переривну) і диспергуючу (або непереривну). На пове

Технологія виробництва
Процес утворення емульсії складається з розподілення однієї рідини в іншій і утворення стійких крапель при наявності ПАР у системі, яка знижує поверхневий натяг середовища. Рідина з низьким поверхн

Технічна характеристика триступеневого диспергатора
  Продуктивність, м3/с (т/ч) …………………………16,7×10-4 (5) Ширина робочих зазорів, мм ……………..……….0,5 – 4 Частота обертання вала, хв-1

Приготування аніонної і катіонної емульсій.
Температуру бітуму і розчину емульгатору визначають таким чином, щоб сума цих двох температур не перевищувала 2000С. В противному випадку може відбутися закипання суміші бітуму і розчину

Фізико-механічні властивості та технологічні вимоги.
Згідно з вимогами ДСТУ БВ.2.7-2005 “Емульсії бітумні дорожні” вони повинні відповідати наступним вимогам (табл. 10.8). Емульсії повинні бути стійкими при транспортуванні, тобто не повинно

Галузі застосування.
Таблиця 10.9 Клас емульсії Вид роботи ЕА - Ш ЕАМ – Ш Доглядання за свіжоукладеним цементобетоном і цементогрун

Водостійкість асфальтополімербетонів
Використання бітумів, що модифіковані полімерами (БМП) у промислово розвинених країнах набирає усе більш широкі масштаби. Близько 10 % всіх застосовуваних у дорожньому будівництві бітумів модифікую

Роль матриці асфальто- і дьогтебетону у формуванні властивостей бетонів
Структура асфальто- і дьогтебетону - багатокомпонентного, полідисперсного, композиційного матеріалу, характеризується кількістю, формою, співвідношенням зерен різної крупності, складом, структурою

Дьогтебетон
Дьогтебетон – це штучний будівельний матеріал, одержуваний ущільненням перемішаної до однорідного стану при оптимальній температурі суміші дьогтю, щебеню, піску і мінерального поро

Асфальтобетон
Відповідно до ДСТУ Б В. 2. 7 – “Суміші асфальтобетонні і асфальтобетон дорожній та аеродромний” асфальтобетонні суміші підрозділяються на щебеневі, гравійні і піщані. За температурою уклад

Утомленісна довговічність асфальтобетонів і роль агресивних середовищ
Довговічність – здатність матеріалу забезпечувати працездатність конструкції при заданих режимах експлуатації. Довговічність – це узагальнена властивість матеріалу, яка може характ

Дьогтебетони і асфальтобетони з комплексно-модифікованою мікроструктурою
Властивості бетонних сумішей на органічних в’яжучих, що призначені для будівництва конструктивних шарів нежорстких дорожніх одягів, визначаються насамперед якістю органічного в’яжучого і процесами

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА ДО ВИВЧЕННЯ ТЕОРЕТИЧНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Баженов Ю.М. Технология бетона. – М.: Высш. шк., 1987.– 415 с. 2. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1969. – 319 с. 3. Братчун В.И., Золотарёв В.А. Мо

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги