химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

-.-?- (П1,9)

scNA dx

ис —

Это уравнение можно переписать следующим образом:

RT dc 1

sN A dx В

Но есть не что иное, как количество вещества т, продиффун-дировавшее в единицу времени через единицу площади. Поэтому

#Т dc 1 /ТТТ 1П\

т=—-щ^'ж~в (IIU0)

Согласно уравнению Фика, для тех же условий

m = -D-3Ftf <ш'">

Приравнивая правые части уравнений (111,10) и (111,11), находим:

°=1г?=^ (IIU2)

Это и есть уравнение Эйнштейна. Для частиц, по форме близких к сферическим, В = бщг и

^^ТГ'б^^б^г- (Ш'13)

Как можно видеть, коэффициент диффузии прямо пропорционален абсолютной температуре и обратно пропорционален вязкости среды и радиусу частиц. Поскольку размеры коллоидных частиц очень велики по сравнению с размерами обычных молекул, коэффициент диффузии в коллоидных системах мал.

Поэтому Грэм пришел в свое время к неправильному заключению, что диффузия в коллоидных системах отсутствует. ,« Пользуясь уравнением Эйнштейна, можно легко определить gaccy 1 моля вещества, если известны значения D, Т и ц. В самом Пеле, из уравнения (III, 13) следует, что

г*=?77(бяг,0) (Ш, U)

Определив по уравнению (III, 14) радиус частиц, можно вычислить массу 1 моля вещества М:

M = */W9NA (111,15)

где р — плотность дисперсной фазы, которая обычно известна.

Таким образом, измеряя коэффициент диффузии, можно определить молекулярный вес вещества (численно равный массе 1 моля вещества).

Перрен и Герцог на основании определения коэффициента диффузии в водных растворах вычислили молекулярные веса некоторых углеводов, допустии/ что молекулы их имеют сферическую форму и они настолько малы, что воду можно рассматривать как непрерывную среду и что увеличения радиуса молекул, а следовательно, и .коэффициента В вследствие сольватации растворенного вещества не происходит. Полученные ими результаты приведены в табл. Ill, 1.

Таблица III. 1. Молекулярный вес различных углеводов, вычисленный

по коэффвциенту диффузии

м

Углевод р, г/сиз опытное теоретическое

значение значение

Арабиноза 0,540 1,6182 120 1?0

Тростниковый сахар 0,384 J.5873 332 342

Молочный сахар 0,377 1,5245 331 342

Мальтоза 0,373 1,4992 336 342

Рафиноза 0,316 1,5017 553 504

Совпадение экспериментальных результатов с рассчитанными на основании данных о химическом строении этих веществ достаточно удовлетворительно, несмотря на сделанные допущения.

Для экспериментального определения коэффициента диффузии предложено много методов. Все они основаны на том, что раствор диффундирующего вещества приводят в контакт с растворителем таким образом, чтобы между ними образовалась возможно более четкая граница раздела. Полученную систему выдерживают некоторое время при постоянной температуре в условиях, полностью ] исключающих сотрясения и тепловую конвекцию, и затем определяют наступившее в результате диффузии новое распределение концентрации растворенного вещества в системе. По полученным результатам, обычно с помощью специальных таблиц, вычисляют коэффициент диффузии.

Различные модификации этого способа отличаются только аппаратурным оформлением и способом определения распределения концентрации вещества после диффузии. Распределение концентрации может быть установлено с помощью осторожного отбора проб и их анализа, а также путем определения характера изменения окраски, абсорбции света или коэффициента преломления раствора по высоте столба жидкости. Экспериментальные методы определения коэффициента диффузии подробно описаны в руководствах к практическим занятиям по физической и коллоидной химии.

Причш1а._диффузли_л .истцшшх-раст-верах, тсак выше указано, заключается в, тепловом движении молекул. Аналогично _в коллоидных системах причиной диффузии дисперсной фазы является броуновское движение частиц. ЦсШ существует связь между броуновским движением и диффузией, то должна существовать связь между средним квадратичным значением проекции смещения частицы А и коэффициентом диффузии D. Эта связь была установлена Эйнштейном (1905 г.) и независимо от неге Смолухрвским (1906 г.).

Для установления зависимости

Рис. III, 4. Схема, поясняющая зависимость A = f(jD).

A=rf(Z)) воспользуемся несколько упрощенными рассуждениями Эйнштейна, приведенными в одной из его работ. Кад и при выводе уравнения Эйнштейна, представим себе изображенную на рис. 111,4 трубку с поперечным селением в s см2, наполненную коллоидным раствором, концентрация которого равномерно уменьшается слева направо. В этом же направлении, конечно, будет идти и диффузия коллоидных частиц. Выделим мысленно в этой трубке два слоя раствора 1 и 2 со средними концентрациями растворенного вещества А и С2, отвечающими концентрации вещества в центре выделенных слоев. Пусть А — среднее квадратичное значение проекции смещения частицы на ось, параллельную направлению диффузии, за время т.

Вследствие хаотичности броуновского движения перенос любой частицы растворенного вещества равновероятен вправо и влево. Масса вещества, перенесенного за время т через воображаемую плоскость MN вправо, будет т\ = С\ As/2, а влево m2 — c2As/2. Очевидно, в результате обоих этих процессов количество вещества, продиффундировавшее через плоскость MN слева направо, выразится уравнением:

m = mx — tn2 — As — у2с2 As — Ч2МС1 — с2) s Но из рис. 111,4 следует, что

(ш, i6)

dx

— dc

(HI, 17) (Ш, 18)

Подставив уравнение (111,18) в уравнение (111,16), получим:

/n = -i-A24Ls (Ш. 19)

2 dx

Объединяя уравнение (111,19) и уравнение Фика т~—Dsidsfdxt

имеем: _

?> = д2/(2т) (III, 20)

или _

Д=Л/^т (Ш, 21)

Из этого следует важный вывод, что величина Д, а следовательно, и само смещение пропорциональны не т, а VтВставляя в уравнение (111,21) значение D из уравнения Эйнштейна (III, 13), можно получить:

Это уравнение обычно называют уравнением Эйнштейна — Смолу-ховского.

Сведберг проверил правильность уравнения Эйнштейна — Смо-луховского, исследуя под ультрамикроскопом золи золота. Он

определял значения Д через разные промежутки времени и вычислял теоретические значения Д по формуле Д = V&tT> гДе *t = = кТ/(Зпцг). Ниже приведены полученные им результаты для золя золота с частицами диаметром 0,044 мкм:

Время наблюдения, с s, 1 2 3 4

Значение Д, мкм

экспериментальное 4,3 5,8 6,6 8,3

вычисленное 4,1 5,8 7,6 8,2

Совпадение результатов оказалось вполне удовлетворительным. Подобные же результаты были получены Сведбергом на других объектах, а также и другими исследователями.

Помимо этого для проверки правильности уравнения Эйнштейна — Смолуховского Сведберг определял зависимость Д от вязкости дисперсионной среды коллоидной системы. В этом случае для вычисления теоретического значения Д он пользовался

формулой Д = V&з/п» гДе ^2 = kTx/(Snr).

Наконец, Зеддиг проверил правильность уравнения Эйнштейна — Смолуховского, определяя зависимость Д от температуры. При этом теоретические значения Д он вычислял по уравнению

A —V^Ab гДе &з=&т/(3яг). В правой части этого равенства фигурирует величина rj, поскольку вязко

страница 21
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
louna концерты 2017 в белгороде
купить тахту недорого в москве от производителя цена боровичи
наручный шагомер
технический осмотр фанкойла в спб

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.01.2017)