рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Химия
/
Стійкість і коагуляція дисперсних систем

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Стійкість і коагуляція дисперсних систем

Стійкість і коагуляція дисперсних систем - раздел Химия, ПРЕДМЕТ І ЗАДАЧІ ФІЗИКО-ХІМІЧНОЇ МЕХАНІКИ Навколишній світ та дисперсні системи Існує Два Поняття – Агрегативна І Кінетична Нестійкість Дисперсних Систем. Аг...

Існує два поняття – агрегативна і кінетична нестійкість дисперсних систем. Агрегативна нестійкість виявляється в самовільному утворенні агрегатів з часток дисперсної фази системи з наступним їхнім злипанням унаслідок надлишку вільної поверхневої енергії на границі розподілу фаз.

Кінець кінцем це може привести до повного поділу системи на два шари, один із яких рідина (дисперсійне середовище), інший щільний осад (дисперсна фаза).

Кінетична (седиментаційна) нестійкість – результат того, що частки дисперсної фази під впливом сили ваги осідають за законом Стокса.

Запобігання агрегації первинних дисперсних часток можливо в результаті дії трьох факторів стійкості дисперсних систем: 1) кінетичного; 2) електричного; 3) структурно-механічного.

Більшість стійких дисперсних систем, крім дисперсної фази і дисперсійного середовища, містять третій компонент – стабілізатор дисперсності. Стабілізаторами дисперсності можуть бути як іони, так і молекули, у зв'язку з чим розрізняють два механізми стабілізації дисперсних систем: електричний і молекулярно-адсорбційний.

Електрична стабілізація дисперсних систем зв'язана з виникненням подвійного електричного шару на границі розподілу фаз. Така стабілізація має основне значення для одержання стійких ліозолей і суспензій у полярному середовищі, наприклад у воді.

На підставі загальних модельних уявлень Б.В. Дерягіним разом з Л.Д. Ландау була розвинута кількісна теорія коагуляції і стійкості дисперсних систем. Основу цієї фізичної теорії складає урахування молекулярних сил Ван-дер-Вальса взаємодії між колоїдними часточками та електростатичним відштовхуванням подвійних електричних шарів цих часточок при їхньому перекритті. Задача, таким чином, зводиться до розрахунку балансу сил зчеплення і відштовхування.

При зближенні двох міцел, у яких сума негативних зарядів дорівнює сумі позитивних, ніякої електричної взаємодії не відбувається, поки іонні атмосфери обох часточок не перекриються (рис. 5.6).

Рис 5.6. Схема перекривання іонних атмосфер двох колоїдних часток

При подальшому зближенні міцел у результаті перекриття іонних атмосфер виникають сили відштовхування між протилежно зарядженими іонами, що викликає їхній перерозподіл у просторі.

При зближенні двох одноатомних міцел визначається енергія їхньої взаємодії, що є результатом додавання молекулярних сил притягання й електричних сил відштовхування (5.6):

U = Uе + U_Д (5.6)

де: U – потенційна енергія взаємодії між колоїдними частками; Uе – потенційна енергія електричного відштовхування; U_Д – потенційна енергія дисперсійного притягання.

Якщо Uе > U_Д (за абсолютним значенням), то відштовхування переважає над притяганням, і дисперсна система стійка. Якщо Uе < U_Д, то відбувається злипання при броунівському руху колоїдних часток у більш великі агрегати і седиментація останніх. Колоїдна система коагулює.

Для цього звернемося до так званих потенційних кривих (рис. 5.7). На рис. 5.7 по осі ординат відкладена енергія взаємодії U двох часточок, що зближуються, (енергія відштовхування вважається позитивною, а енергія притягання негативною). На осі абсцис відкладена відстань між часточками. На рис. 5.7 зображені криві, що відповідають зближенню міцел звичайного золю, у яких часточки несуть подвійний електричний шар. Крива 1 – у лівій частині кривої, при малих значеннях Н, енергія молекулярної взаємодії змінюється обернено пропорційно квадрату відстані.

У правій частині, при порівняно великих значеннях Н, енергія молекулярного притягання внаслідок електромагнітного запізнювання змінюється обернено пропорційно кубу відстані. Розташування всієї кривої нижче осі абсцис свідчить про те, що при відсутності стабілізувального фактора часточки, що зштовхнулися, неминуче повинні злипнуться. У реальних умовах це відповідає двом часткам аерозолю або двом несольватованим часткам золю, що втратили заряд.

Рис.5.7. Потенційні криві для часточок у звичайному золі: 1 – зміна енергії молекулярного притягання; 2 – зміна енергії електричного відштовхування; 3 – результативна потенційна крива

Крива 2 характеризує зміну енергії електричного відштовхування між подвійними електричними шарами часточок, і тому уся вона розташована над віссю абсцис. Крива 3 є результативною потенційною кривою, що побудована на основі перших двох – геометричним додаванням їх координат.

При великих відстанях між частками результуюча крива лежить під віссю абсцис (вторинна неглибока потенційна яма чи далекий потенційний мінімум). Між частками спостерігається деяка перевага сил молекулярного притягання, яка обумовлена тим, що ці сили убувають за степеневим законом, а сили електростатичного відштовхування за експонентним. При середніх відстанях (Н ≈ 1∙10^{-7 м, або 100 нм) превалюють сили відштовхування (крива лежить над віссю абсцис, утворюючи енергетичний бар’єр (U}_max). Тобто на відстані ефективних іонних оболонок має місце відштовхування При більш близьких відстанях переважають сили притягання і ця ділянка знову лежить під віссю абсцис (ближній потенційний мінімум). При деяких невеликих позитивних значеннях U_max (крива 3, рис. 5.7) перебороти потенційний бар'єр відштовхування можуть лише деякі колоїдні частки з досить великою кінетичною енергією. Це відповідає стадії повільної коагуляції (утворюються агрегати з 2 – 3 первинних колоїдних часток). Коагулят не випадає. Якщо ж потенційний бар'єр U_max ≤ U_кин (середня кінетична енергія часток золю) настає швидка коагуляція, коли кожне зіткнення колоїдних часток приводить до їх злипання. У колоїдному розчині утворюється осад – коагулят, відбувається явна коагуляція.

Развернуть

Открыть в широком формате

– 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: Стійкість і коагуляція дисперсних систем

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

Дисперсні системи. Класифікація дисперсних систем з позицій фізико-хімічної механіки композиційних матеріалів
1.3.1. Дисперсними (мікрогетерогенними) системами називаються системи, що складаються з двох чи декількох фаз, одна з яких представлена окремими дрібними часточка

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

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

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

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

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

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