рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Типы структур в дисперсных системах

Типы структур в дисперсных системах - раздел Электротехника, Дисперсные системы: Основные свойства и классификация. Поверхностные явления. Адсорбция. Электрические свойства дисперсных систем. Электрокинетические явления. Устойчивость и нарушение устойчивости лиофобных золей Формирование Структур В Дисперсных Системах С Жидкой Дисперсионной Средой Свя...

Формирование структур в дисперсных системах с жидкой дисперсионной средой связано с нарушением агрегативной устойчивости. При этом возможно образование структур двух типов. Для структур первого типа характерно преобладание сил притяжения частиц дисперсной фазы. Второй тип формируется в результате действия сил отталкивания.

В первом случае на потенциальной кривой взаимодействия частиц, помимо потенциального барьера DUk, имеются два минимума – ближний (первый) и дальний (второй) (рис 63, а). Если высота потенциального барьера невелика и второй минимум неглубокий, происходит сближение частиц вплоть до их непосредственного контакта.

Структуры второго типа возникают в агрегативно устойчивых системах, при этом на потенциальной кривой имеется высокий потенциальный барьер и отсутствует второй энергетический инимум (рис. 63, б). Формирование пространственных структур происходит вследствие отталкивания частиц в стесненных условиях, возникающих при повышении концентрации дисперсной фазы. В результате взаимоотталкивания, частицы занимают энергетически более выгодное положение, и в объеме системы самопроизвольно формируется обратимая структура с трехмерной упорядоченностью.

Различают три вида межчастичных контактов, возникающих при образовании структур первого типа: коагуляционные, атомные и фазовые.

Коагуляционные контакты образуются между частицами при их фиксации во втором энергетическом минимуме. При этом между частицами остается прослойка дисперсионной среды (рис. 64, а). Прочность связей между частицами характеризуют средней силой их сцепления (прочностью единичного контакта), соответствующей усилию, необходимому для разъединения двух частиц. Для коагуляционных контактов она невелика и составляет
10-11¸10-9 Н. После механического разрушения коагуляционные контакты способны к самопроизвольному восстановлению.

Атомные контакты возникают при непосредственном взаимодействии частиц в первом энергетическом минимуме, когда частицы непосредственно соприкасаются друг с другом (рис. 64, б). Прочность атомных контактов на 2-3 порядка выше прочности коагуляционных и составляет 10-9¸10-6 Н. Атомные контакты также разрушаются обратимо.

Фазовые контакты образуются при «сращивании» частиц, находящихся в первом энергетическом минимуме. Это может происходить при конденсации вещества из пересыщенных растворов или расплавов в зоне контакта частиц, в результате диффузионных процессов. В этом случае возможен непрерывный переход вещества из объема одной частицы в другую
(рис. 64, в). Прочность фазовых контактов превышает 10-6 Н и определяется прочностью самих частиц. Фазовые контакты разрушаются необратимо.

Рассмотренные виды контактов определяют два класса структур (по классификации П.А. Ребиндера) – коагуляционные и конденсационные (или конденсационно-кристаллизационные).

Коагуляционные структуры возникают в результате сцепления частиц через прослойки жидкости (во втором энергетическом минимуме), либо при частичном вытеснении их (в первом энергетическом минимуме), т.е. вследствие образования коагуляционных или атомных контактов. Образование коагуляционных структур во втором энергетическом минимуме часто называют гелеобразованием, а образующиеся при этом структурированные системы – гелями. Отличительной особенностью подобных систем является существование между частицами дисперсной фазы прослоек дисперсионной среды, что обусловливает небольшую прочность и ярко выраженные пластические свойства структур. Такие системы легко разрушаются под воздействием внешних факторов. Прочность их зависит от прочности контактов и их числа на единице площади сечения системы. Поэтому образованию коагуляционных структур способствуют высокие значения концентрации дисперсной фазы и степени дисперсности, анизодиаметричность частиц (нити, пластинки, стержни), пониженные температуры.

Для коагуляционных структур характерны специфические свойства, такие как тиксотропия (поэтому такие структуры часто называют коагуляционно-тиксотропнами), синерезис, набухание.

Тиксотропия (от греч. thixis – прикосновение и trope – поворот, изменение) – это способность системы восстанавливать исходную структуру, разрушенную механическим воздействием (перемешиванием, встряхиванием). Тиксотропное восстановление структуры обусловлено возобновлением контактов между частицами дисперсной фазы вследствие теплового движения частиц и подвижности среды.

Введение в высококонцентрированные системы поверхностно-активных веществ, снижающих межфазную энергию, уменьшает сопротивление деформированию и разрушению систем, пластифицируя их. Например, тиксотропия сливочного масла проявляется в способности перехода размягченной и разжиженной структуры в прочную после прекращения механического воздействия.

Синерезис (от греч. synairesis – сжатие, уменьшение) – постепенное упрочнение структуры, сопровождающееся ее сжатием и высвобождением части жидкости из структурной сетки. При этом структурированная система переходит в термодинамически более устойчивое состояние. В результате синерезиса гелеобразная система может превратиться в сплошное кристаллическое тело. Синерезис – одна из форм проявления старения или "созревания" различного рода дисперсных структур, полимерных и биологических систем. Синерезис наблюдается, например, при черствлении хлеба, хранении сыра (появление слезы на поверхности), производстве творога (отделение сыворотки). Появление морщин, дряблости кожи у пожилых людей – следствие синерезиса.

Конденсационные структуры образуются в результате фазовых контактов. Если контакты возникают между кристаллическими частицами, то образующиеся структуры называют конденсационно-кристаллизационными, или кристаллизационными. Их отличают высокая прочность и необратимый характер разрушений. Образованию конденсационных структур всегда предшествует стадия формирования структуры коагуляционного типа.

Дисперсные структуры с фазовыми контактами возникают в разнообразных условиях, в том числе при прессовании порошков, образовании новой фазы в процессах конденсации, кристаллизации из метастабильных растворов и расплавов. Они образуются также при слеживании сыпучих гигроскопичных материалов, что значительно осложняет такие технологические операции, как засыпка из емкостей и бункеров, дозировка и транспортировка сыпучих материалов.

Существуют также смешанные коагуляционно-кристаллизационные структуры. Они образуются обычно в полидисперсных суспензиях или в системах, дисперсная фаза которых состоит из частиц разной природы. Например, структуру сливочного масла относят к кристаллизационному типу с преобладанием коагуляционных элементов и обязательным присутствием кристаллизационных. При отсутствии в структуре масла коагуляционных контактов оно теряет пластичность, становится твердым и крошливым.


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Дисперсные системы: Основные свойства и классификация. Поверхностные явления. Адсорбция. Электрические свойства дисперсных систем. Электрокинетические явления. Устойчивость и нарушение устойчивости лиофобных золей

ФГБОу впо Воронежский государственный университет инженерных технологий.. Кафедра физической и аналитической химии..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Типы структур в дисперсных системах

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:

Сплошной среды и дисперсной фазы
Все дисперсные системы образуют две большие группы – лиофильные и лиофобные. Лио – жидкость, филио – любить, фобио – отторгать. 1) лиофильные (гидрофильные) системы характе

Поверхностно-активные вещества
Вещества, которые при растворении снижают поверхностное натяжение растворителя, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ). Вещества, не изменяющие поверхностное натяжение растворите

Фундаментальное адсорбционное уравнение Гиббса
Уравнение Гиббса связывает величину адсорбции со способностью растворенного вещества изменять поверхностное натяжение. Выводится из объединенного уравнения I и II законов термодинамики для внутренн

Уравнение мономолекулярной адсорбции Ленгмюра
Экспериментально были получены изотермы адсорбции различных ПАВ. Все они имели одинаковую форму – имелся горизонтальный участок (рис. 11). Для веществ одного гомологического ряда все изотермы в пре

Особенности адсорбции на твердом адсорбенте
Адсорбция происходит на межфазной поверхности газ-твердое тело, жидкость-твердое тело. В отличие от жидкой твердая поверхность энер

Требования, предъявляемые к адсорбентам
В качестве адсорбентов наиболее часто применяют углеродные сорбенты (древесный или костный уголь, графитированная термическая сажа ГТС), бентонитовые глины, силикагель, цеолиты и др. Уг

Основные теории адсорбции на твердых адсорбентах
Все теории разработаны для адсорбции газов и паров твердыми телами, поскольку система твердое тело-газ состоит всего из двух компонентов и поэтому удобна для теоретического рассмотрения явления адс

Уравнение Фрейндлиха
На практике часто для аналитического описания зависимости адсорбции на твердом адсорбенте от концентрации адсорбтива применяется эмпирическое уравнение Фрейндлиха:

Капиллярная конденсация
При давлении, равном давлению насыщенного пара рs, начинается капиллярная конденсация. Процесс сорбции пар

Ионная адсорбция из растворов
Ионная адсорбция — адсорбция из растворов сильных электролитов. В этом случае растворенное вещество адсорбируется в виде ионов. Ионная адсорбция является более сложным процессом по сравнен

Ионообменная адсорбция
Ионообменная адсорбция — это процесс, при котором твердый адсорбент обменивает свои ионы на ионы того же знака из жидкого раствора. Твердый адсорбент, практически нерастворим

Адгезия и смачивание
Адгезия (прилипание, сцепление, слипание) – поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии частиц поверхностных слоев двух конденсированных фаз. Возможны три случая адгезии:

Двойного электрического слоя
Существует несколько теорий строения ДЭС, наиболее значительные из них – теория Гельмгольца-Перрена (1879 г.); – теория Гуи-Чепмена (1910-1913 г.г.); – терия Штерна (1924

Строение мицеллы гидрофобного золя
Дисперсная фаза и прилегающий двойной электрический слой составляют мицеллу гидрофобного золя(micella – уменьшительное от лат. mica – крошка, крупица). Основу мицеллы составляет

Влияние электролитов
По характеру воздействия на потенциал ядра (j0-потенциал) электролиты подразделяют на индифферентные и неиндифферентные. Индифферентные (безразличные) электролиты не имею

Влияние индифферентных электролитов.
При добавлении к золю индифферентных электролитов потенциал ядра j0 не изменяется, следовательно, общее число противоионов, необходимых для его компенсации, останется прежним, но изменит

Влияние неиндифферентных электролитов.
При введении в золь неиндифферентных электролитов возможны два случая. 1 случай – в золь вводится электролит, содержащий потенциалопределяющий ион (неиндифферентный ион). Второй ион в элек

Электрофорез
Электрофорез – направленное движение частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля. При наложении внешнего электрического поля п

Применение электрофореза.
1. Метод электрофореза широко используется для определения z-потенциала. Для этого измеряют электрофоретическую скорость при известной напряженности электрического поля.

Потенциал седиментации
Потенциал седиментации – возникновение разности потенциалов при движении (седиментации) частиц в неподвижной жидкости. Рассмотрим коллоидную систему, находящуюся в емкости (например

Электроосмос
Электроосмос – движение дисперсионной среды через неподвижную капиллярно-пористую перегородку под действием внешнего электрического п

Потенциал течения
Потенциал течения (протекания) – это явление возникновения разности потенциалов при перемещении дисперсионной среды через капиллярно-

Лиофобных золей
Дисперсные системы характеризуются значительным избытком свободной нескомпенсированной поверхностной энергии Gпов = sS, связанным как с большой удельной п

Седиментационная устойчивость
Седиментационная устойчивость – это способность системы противодействовать оседанию частиц (силе тяжести). Противодействие силе тяжести зависит от размеров частиц. Для крупных (сред

Теория устойчивости гидрофобных золей ДЛФО
Современная теория устойчивости развита российскими учеными Дерягиным и Ландау и голландскими учеными Фервеем и Овербеком и известна в литературе как теория ДЛФО. В основе теории ДЛФО лежи

Коллоидных систем
1. Адсорбционно-ионный фактор. Обусловлен наличием на поверхности частиц двойного электрического слоя и z-потенциала. Чем больше силы отталкивания, тем выше потенциальный барьер, и тем бол

Коагуляция гидрофобных дисперсных систем
Коагуляция – процесс слипания частиц дисперсной фазы с образованием крупных агрегатов. Коагуляция является следствием нарушения агрегативной устойчивости лиофобных золей. В результа

Концентрационная коагуляция
Концентрационная коагуляция происходит под действием индифферентного электролита, при этом потеря устойчивости вызывается сжатием диффузной части ДЭС при неизменном потенциале ядра (рис. 41)

Нейтрализационная коагуляция
Нейтрализационная коагуляция происходит при добавлении к золю неидифферентного электролита. При этом потенциалобразующие ионы связываются в малорастворимое соединение, что приводит к уменьше

Явление неправильных рядов
Наблюдается при коагуляции золей электролитами, вызывающих нейтрализацию заряда ядра и перезарядку золя. Данное явление заключается в том, что при добавлении таких электролитов золь сначала остаетс

Кинетика коагуляции
Для начала коагуляции необходимо, чтобы частицы преодолели энергетический барьер ΔUк и попали в первый минимум. Для этого необходимо уменьшить силы отталкивания, т.е. снизить

Теория быстрой коагуляции Смолуховского
Основные положения: 1. Частицы монодисперсны и имеют сферическую форму. 2. Частицы дисперсной фазы имеют коллоидные размеры и перемещаются за счет броуновского движения.

Константа скорости быстрой коагуляции
1. Теоретическое определение константы скорости быстрой коагуляции. Скорость быстрой коагуляции определяется только диффузионной стадией.

Константа скорости медленной коагуляции
При медленной коагуляции силы отталкивания еще присутствуют, т.е. 0 < ς < 30 мВ. Чтобы частицы попали в первый минимум (I min), они должны преодолеть потенциальный барьер ΔU

Рассеяние света
Рассеяние света является характерным свойством коллоидных растворов, отличающим их от истинных. При пропускании светового луча через прозрачную коллоидную систему, то при наблюдении освеща

Теория светорассеяния Рэлея
Перед рассмотрением основных положений теории Рэлея необходимо вспомнить, что собой представляет световая волна и за счет чего происходит рассеяние света. Световая волна представляет собой

Поглощение света и окраска золей
Многие коллоидные растворы имеют окраску, что указывает на поглощение ими света. Поглощение света – ослабление светового потока при прохождении его сквозь среду. Для истинных растворов пог

Оптические методы исследования коллоидных растворов
На явлении рассеяния света коллоидными частицами основан ряд важнейших методов их исследования. Ультрамикроскопия. При использовании видимого света обычный микроскоп позво

Броуновское движение
Броуновским движением называют хаотическое равновероятное для всех направлений движение мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе за счет воздействия молекул дисперсионной среды.

Диффузия
Диффузия – самопроизвольное распространение вещества из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией. В случае коллоидных растворов идет диффузия частиц дисперс

Особенности строения полимеров
В макромолекулах ВМС имеется два типа связей: – химические связи, соединяющие атомы в полимерной цепи, очень прочные; – межмолекулярные связи, возникающие за счет сил Ван-дер-Ваал

Набухание ВМС
При контакте полимера с растворителями происходит его набухание. Набухание – это самопроизвольный процесс поглощения низкомолекулярного растворителя высокомолекулярным веществом, со

Термодинамика набухания
Процесс набухания идёт самопроизвольно, т.е при р, Т = const ΔG < 0, ΔG = ΔH – TΔS. (7.1) На перво

Факторы, влияющие на набухание
1. Природа ВМС и растворителя (неполярные полимеры хорошо набухают и растворяются в неполярных растворителях, полярные – в полярных). 2. Время жизни ВМС: чем старше полимер, тем хуже он на

Свойства растворов ВМС
Растворение ВМС является самопроизвольным процессом и приводит к уменьшению свободной энергии системы. Поэтому растворы ВМС являются термодинамически устойчивыми и не требуют присутствия стабилизат

Коллоидные ПАВ. Мицеллообразование в растворах ПАВ
Коллоидными ПАВ называют поверхностно-активные вещества, способные в растворах образовывать мицеллы, т.е. ассоциаты, состоящие из большого количества молекул ПАВ (от 20 до 100). Способност

Применение коллоидных ПАВ
1. Пищевая промышленность. Коллоидные ПАВ применяют в хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности. Это позволяет улучшить качество продуктов, увеличить срок хранения за счет уд

Устойчивость пен
Пены, как и другие дисперсные системы, термодинамически неустойчивы. Их образование сопровождается повышением свободной энергии. Избыточная энергия вызывает самопроизвольные процессы, которые ведут

Методы разрушения пен
Некоторые технологические процессы, особенно в химической, текстильной и пищевой промышленности, сопровождаются нежелательным пенообразованием. В ряде случаев образование пены может вызвать серьезн

Практическое применение пен
Пенообразование используют во многих отраслях народного хозяйства – в производстве строительных и теплоизоляционных материалов (пенобетон, пеностекло), пластичных масс (пенопласты), при обогащении

Золи и суспензии
Золи и суспензии, а также их производные – гели и пасты – являются разновидностью одного и того же типа дисперсных систем – Т/Ж, которые различаются размерами и концентрацией дисперсной фазы. Наряд

Основные свойства и устойчивость порошков
К основным технологическим свойствам порошков относят: 1) сыпучесть; 2) слеживаемость в процессе хранения, комкование порошков (аутогезия); 3) уплотняемость – изменение о

Практическое применение порошков
Порошкообразные материалы находят широкое применение в промышленности. В любой отрасли промышленности в той или иной степени используются многочисленные порошкообразные материалы: строительные мате

Студни и студнеобразование
Структурированию растворов ВМС способствует анизометричность макромолекул и наличие в полимерных цепочках чередующихся полярных и неполярных фрагментов. В растворах полимеров возможно образование к

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