химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

щихся размером частиц, можно написать:

Щ У, _ */(УзЯГ» 4 Я2 V2 */(4/э»2Р) Г\

где г, и г2 — радиусы частиц первой и второй системы; р — плотность дисперсной фазы

Согласно этому уравнению отношение осмотических давлений Двух таких систем обратно пропорционально отношению куба радиусов их частиц. Отсюда следует, что даже небольшое изменение

3*

67

радиуса частицы вызывает большое изменение осмотического давления. Ясно, что при такой зависимости с увеличением среднего радиуса частиц системы в результате их слипания и образования агрегатов должно весьма сильно падать осмотическое давление. Наоборот, при распаде агрегатов на первичные частицы осмотическое давление должно сильно повышаться. Поскольку явления агрегации и дезагрегации в коллоидных системах весьма легко наступают под действием иногда даже очень слабых внешних воздействий, становится понятным непостоянство осмотического давления лиозолей и зависимость его от предыстории раствора.

Малое значение и непостоянство осмотического давления лиозолей являются причиной того, что осмометрия, а также эбулио-скопия и криоскопия не применяются для определения численной концентрации или размера коллоидных частиц. Следует, впрочем, заметить, что осмометрические, эбулиоскопические и криоскопиче-ские методы нельзя использовать для определения размера коллоидных частиц не только вследствие указанных причин, но и из-за обычного присутствия в лиозолях электролитов. При очистке лиозолей, например диализом, вместе с посторонними электролитами может удаляться и стабилизующий электролит, что приводит к нарушению агрегативной устойчивости системы, укрупнению частиц и, следовательно, к получению неправильных значений осмотического давления. Кроме того, на результатах осмомегрических определений сильно сказывается так называемое «мембранное равновесие», или равновесие Доннана. Это равновесие устанавливается в результате сложного распределения ионов между коллоидным раствором в осмотической ячейке и внешним раствором, о чем подробно сказано в гл. XIV.

Однако осмометрия вполне применима для определения молекулярного веса высокомолекулярных веществ, образующих истинные растворы и не требующих для стабилизации растворов присутствия в них электролитов. Такое определение возможно благодаря тому, что растворы высокомолекулярных веществ мопут быть получены достаточно высокой концентрации, как правило, вполне агрегативно устойчивы и обычно хорошо выдерживают операции очистки.

4. СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ

При рассмотрении диффузии мы не принимали во внимание влияние гравитационного поля (земного притяжения) на систему. Между тем обязательно следует учитывать это влияние на частицы достаточно большой массы, так как такие частицы под действием гравитационного поля будут оседать, или седиментировать. В результате этого в системе установится определенное равновесное распределение частиц по высоте либо, если частицы достаточно тяжелы, все они выпадут в осадок.

Способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц по всему объему принято называть седимента* ционной, или кинетической, устойчивостью системы. Очевидно, о седиментационной устойчивости или неустойчивости имеет смысл говорить только при рассмотрении свободнодислерсных систем, когда каждая частица свободна и находится в тепловом движении.

Грубодисперсные системы (например, пыль или суспензия песка в воде) седиментационно неустойчивы и оседают, так как частицы их тяжелы и практически не могут осуществлять теплового (броуновского) движения. Наоборот, высокодисперсные системы (газы, истинные растворы) обладают высокой кинетической устойчивостью, так как им свойственны тепловое движение и способность к диффузии. Коллоидные системы (аэрозоли, лиозоли) по устойчивости занимают промежуточное положение.

Распределение одинаковых по размеру частиц, видимых в микроскоп или ультрамикроскоп, по высоте можно исследовать двумя методами. В первом случае микроскоп располагают горизонтально и при исследовании системы передвигают его по высоте. Тогда сразу видно, что число частиц убывает с высотой. Однако для выявления зависимости убывания частиц с высотой обычно пользуются вторым методом Согласно этому методу микроскоп при исследовании устанавливают вертикально, при этом видны только частицы, находящиеся в слое, на который фокусирован микроскоп. Толщина этого слоя в опытах Пер-рена, работавшего с моиодисперсным золем гуммигута, составляла ~ 1 мкм Поднимая или опуская тубус, микроскоп можно было фокусировать на слои, которые лежали выше или ниже начального В одной из серий опытов Перрена при общем числе частиц 13 000 и диаметре их в 0,212 мкм соотношение числа частиц в слоях, отстоявших от дна кюветы на расстояниях 5, 35, 65 и 95 мкм, составляло 100:47:22,6:12. Как можно видеть, через каждые 30 мкм число частиц в поле зрения микроскопа убывало вдвое. Таким образом, при возрастании высоты в арифметической прогрессии число частиц в поле зрения микроскопа уменьшалось в геометрической прогрессии Следовательно, как и предполагал Перрен, взвешенные в жидкости частицы распределяются по высоте в гравитационном поле по той же барометрической формуле, что и молекулы газа. За эти опыты, увенчавшиеся окончательной победой атомизма и отличавшиеся исключительной точностью, остроумием и простотой, Перрену в 1926 г. была присуждена Нобелевская премия.

Удобным методом рассмотрения того, как влияет диффузия или седиментация на кинетическую устойчивость дисперсной системы, является сравнение диффузионного потока с противонаправленным ему седиментационной потоком.

Удельный диффузионный поток г'д, как было показано ранее, выражается уравнением (III, 3):

г д = — D dc/dx

Удельный седиментационный поток ic, учитывая, что для одной частицы, оседающей с постоянной скоростью, сила трения Ви равна движущей силе (силе тяжести) mg, можно представить Уравнением:

ic = uc*={mg/B)c (Ш, 30)

Где и —скорость седиментации; с—концентрация; m — эффективная масса ча-ИцЫ; ё — ускорение свободного падения; В — коэффициент трения между коллоидной частицей и дисперсионной средой.

(III, 31)

Разделив уравнение (III, 30) на уравнение (III, 3) и приняв во внимание уравнение (III, 12), получим:

1С mg с v (р — р0) g с

/д kT dc/dx kT dcfdx

где v — объем частицы; р и ро — плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды.

При 1с/|д ^ 1 можно принимать во внимание только седиментацию, при 1сНд<а\—только диффузию, а при ic/iR 1, т.е. когда ic « 1д, необходимо учитывать оба процесса. В последнем случае в системе устанавливается определенное распределение дисперсной фазы по высоте.

Из уравнения (111,31) вытекает также, что если рассматривать устойчивость системы, в которой дисперсная фаза равномерно распределена по объему (например, в результате предварительного перемешивания), то в первое время всегда преобладает седиментация, поскольку вначале dc/dx = 0. Однако со временем равномерное распределение вещества в системе нарушается и производная dc/dx приобре

страница 23
< 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
магнитные наклейки на автомобиль купить в спб
частотный регулятор 220вход-380выход.из владикавказа
матрас 1600х800 детский
трансформаторы 5-сттупенчатые

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
(30.03.2017)