Броуновское движение. - непрерывное, хаотическое, равновероятное для всех направлений движение мелких частиц дисперсной фазы

диффузия - самопроизвольное распростр-ие в-ва из области с большей конц-цией в область с меньшей концентрацией,приводящее к выравниванию концентрации вещества в системе. Различают молекулярную диффузию, ионную диффузию и диффузию коллоидных частиц. (Физический смысл диффузии – количество вещества, переносимое через единицу площади в единицу времени при единичном градиенте концентрации.)

Явление диффузии описывают при помощи законов Фика. Если диффузия вещества протекает при постоянстве градиента концентраций в системе dc / dx ≠ f (T) = const, то говорят о стационарной диффузии, если градиент концентраций реагентов изменяется с течением

времени dc / dx = f (T) ≠ const, то диффузия явл-ся нестацион первый и второй закон Фика для одномерной диффузии (в направлении оси x):

J – поток диффузии, показывающий, какое количество вещества проходит (диффундирует) через поперечное сечение единичной площади за единицу времени, моль / (м2 · с) (кг / (м2 · с) или частиц / (м2 · с)); D – коэффициент диффузии, м2/с; c – молярн концентрация диффундирующего реагента, моль/м3.

где k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура, B – коэффициент трения,средний сдвиг частиц ДФ (для данной дисперсной системы (B = const)) зависит только от температуры и времени фиксации сдвига. Интересно отметить, что скорость среднего сдвига частиц ДФ зависит от промежутка времени между измерениями расстояния, на которое переместилась частица, и уменьшается с ростом этого промежутка времени.

подобно броуновскому движению, диффузия в полной мере проявляется в ультрамикрогетерогенных (высокодисперсных) системах, ослаблена в микрогетерогенных (среднедисперсных) и практически отсутствует в макрогетерогенных (грубодисперсных) системах

55.Осмотич давление.

При разделении двух растворов с различной концентрацией или раствора и чистого растворителя полупроницаемой перегородкой (мембраной) возникает поток растворителя, направленный от раствора с меньшей концентрацией растворенного вещества к раствору с большей концентрацией этого вещества (поток растворителя от более разбавленного к более концентрированному раствору), приводящий к

выравниванию концентрации растворенного вещества в обоих растворах. Этот процесс называется осмосом‡. Осмос представляет собой одностороннюю диффузию (через полупроницаемую мембрану) молекул растворителя (для истинных растворов)или дисперсионной среды (для дисперсных систем).Если разместить сосуд с более разбавленным раствором под вторым (с более концентрированным раствором), то в результате перемещения жидкости через полупроницаемую мембрану в верхний сосуд в нем создается избыточное давление осмотическое. П еренос растворителя в верхний сосуд будет происходить до тех пор, пока гидростатическое давление столба жидкости в верхнем сосуде полностью не компенсирует осмотическое давление растворителя

Таким образом, если переносу вещества в результате осмоса не препятствуют (способствуют) какие-либо силы (силы тяжести при горизонт расположении сосудов), то концентрация в контактирующих сосудах выравнивается полностью, если препятствуют (способствуют) (силы тяжести при вертикальном расположении сосудов), то концентрация выравнивается лишь частично.

Осмотическое давление (π) может быть определено при помощи уравнения Вант-Гоффа, которое для молекулярных растворов имеет вид:π = cRT

В растворах электролитов общее число частиц растворенного вещества превышает число молекул (вследствие диссоциации молекул),что учитывают, вводя в уравнение Вант-Гоффа изотонический коэффициент (i): i = 1 + α(ν – 1),

Для разбавленных растворов слабых электролитов уравнение Вант-Гоффа: π = icRT

Для дисперсных систем осмотическое давление выражается уравнением Вант-Гоффа в виде:

56.Седиментация частиц ДФ.

СедиментациЯ -процесс оседания или всплывания ч-ц ДФ в ДС, обусловл различиями в плотностях ДФ и ДСр. Оседание частиц ДФ (при ρДФ > ρДСр) наз-ся прямой, а всплывание (при ρДФ < ρДСр) – обратной седиментацией. На покоящуюся частичку ДФ в ДСр действует две силы: сила Архимеда (FA) и сила тяжести (Fg): FA = V ρДСр g, Fg = V ρДФ g, отсюда F сед = Fg – FA = V (ρДФ – ρДСр) g. Прямая седимент происх при усл, что F сед > 0 (Fg > FA), в обратная – F сед < 0 (Fg < FA). При ламинарном дв-ии ч-ц ДФ в ДСр возникает сила сопротивл (тр) F тр, замедл-ая их дв-ие: F тр = B ϑ, где B – коэф-т тр, ϑ – скор седим-ции ч-ц. F = F сед – F тр = V (ρДФ – ρДСр) g – B ϑ.

В нач момент дв-ия ϑ мала и ч-ца движ ускоренно; при ув-ии скорости седиментации растет сила тр и при достаточно большом значении коэф-та трения наступает момент, когда сила тр станов равна силе седиментации, равнод-щая этих сил равна нулю (F = 0), скорость седиментации ч-цы станов постоянной и равной:

з-на Стокса: B = 6πη r,

выражение для скорости се-

диментации примет вид:

По изв скорости седиментации ч-ц ДФ опред их радиус:

Для ускорения процесса седиментацию ч-ц ультрамикрогетерогенных систем часто проводят не в гравитационном, а в центробежном поле (в центрифуге). В этом случае радиус частиц рассчитывают по формуле:

Седиментационный метод анализа в гравитационном поле применим для анализа микрогетерогенных и некоторых грубодисперсных систем Чтобы уравнение седиментации отдельной ч-цы было применимо для всей сов-сти частиц, должно выполняться условие независимости дв-ия каждой ч-цы. Это условие достигается в разбавл системах; иногда в систему необходимо дополнительно вводить стабилизаторы, препятствующие слипанию ч-ц.

Монодисперсные- размеры ч-ц ДФ (дисперсность) одинаковы и все ч-цы оседают с одинаковой скоростью.

Найдя эту скорость в любой момент времени, можно легко определить размер ч-Ц. mt-масса осадка

В полидисп системах ч-цы имеют разные размеры (дисперсность) и оседают с разл скоростью. В основу дисперс-ого седиментац-ого анализа полидисп-ых систем положено Предст-ие о том, что системы состоят из неск-их фракций, к-ые можно рассм-ть как отдельные монодисперсные системы.

При седиментационном анализе полидисп-ых систем вначале определяют время полного оседания частиц отдельных фракций после чего графически или аналитически определяют массу этой фракции в системе в целом (mi).

Математ обработку седиментационной кривой проводят при помощи уравнения Одена:

где m – масса ДФ, осевшей к моменту t; mi – масса фракций ч-ц ДФ, полностью осевших к моменту t.

Отрезки OA, OB, OC описывают оседание отдельных фракций; при этом, чем

меньше наклон прямой, тем меньше размер частиц в этой фракции. Закончив анализ системы, строят дифференциальную и интегральную кривые распределения частиц по размерам

При помощи кривых распределения можно определить дисперсность и степень полидисперсности системы, средние значения радиуса, объема и массы частиц дисперсной фазы, удельную поверхность системы и многие другие. чем на большее число фракций будет разбита полидисперсная система, тем в большей степени эти фракции будут соответствовать монодисперсным системам и тем более корректным будет описание системы в целом.

Дата добавления: 2015-10-11 | Просмотры: 826 | Нарушение авторских прав