химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

изменений общего числа частиц ? v и числа частиц vi, V2, V3 ... в единице объема золя от т/8 показана на рис. IX, 2. Из уравнения (IX, 14) следует, что 1/v есть линейная функция времени т. Это следствие теории неоднократно было подтверждено на опыте.

Теория Смолуховского позволяет также вычислить расстояния р, на которые должны приблизиться центры двух частиц для того, чтобы произошло их слипание.

Рнс. IX, 2. Зависимость относительного числа частиц различного порядка от т/0 при быстрой коагуляции.

Так как

1 1

Q

(IX, 15)

динамическая вязкость дисперсионной среды;

kv0 4nZ?pv0 и, согласно Эйнштейну,

D^kT-^—

6ЯТ)Г

где k — коистаита Больцмана; т| — t — радиус частиц,

то, комбинируя два последних уравнения, получим

е.

ИЛИ

(IX, 16)

Р ^ Зг,

г 2v0kTQ

Согласно эксперименту, р/г = 2,3, следовательно, расстояние р довольно близко к 2г, т. е. силы аттракции начинают действовать лишь тогда, когда частицы приблизятся на весьма малые расстояния, на которых энергия 'молекулярного притяжения становится? намного больше энергии теплового, а следовательно, и броуновского движения 3/2kT.

Представления Смолуховского объясняют коагуляцию монодисперсных золей. Мюллер разработал подобную же теорию для? объяснения коагуляции полидисперсных систем. Он показал, что» частицы различных размеров агрегируются всегда скорее, чем одинаковые частицы. При этом большие частицы играют роль как бы «зародышей» коагуляции; такую же роль могут играть и агрегаты, образующиеся в начальной стадии коагуляций приблизительно* монодисперсного золя золота, как об этом свидетельствуют наблюдения Б. В. Дерягина и Н. М. Кудрявцевой. Впрочем, положения Мюллера полностью верны лишь тогда, когда в золе имеются? частицы, существенно превосходящие по размеру малые частицы. Теория Мюллера объясняет автокаталитический характер коагуляции, скорость которой может постепенно возрастать со временем. Мюллер также показал, что коагуляция ускоряется, если частицы имеют удлиненную форму, так как на поступательное броуновское* движение налагается еще вращательное движение, увеличивающее вероятность столкновения таких частиц.

Теория Смолухг^вхкого, как мы неоднократно подчеркивали* пригодна Цля быстрой коагуляции. Им было сделано предположение, что разработанная "теория может быть приложима и к медленной коагуляции, когда частицы не полностью астабилизованьи В этом случае в уравнение IX, 12, описывающее процесс коагуляции, следует ввести эффективность сближения е:

v e_3 (IX, 17>

т 1 + e/cv0T г

Однако, как следует из теории коагуляции Н. А. Фукса, приложи-мой к частицам, силы взаимодействия между которыми изменяются с расстоянием по любому закону, параметру е надо придать другой смысл, так как понятие эффективности сближения по Смо-луховскому неприменимо к процессу сближения частиц, совершающих броуновское движение.

Теория Смолуховского предполагает, что до сближения частиц на определенное расстояние р никаких сил взаимодействия между ними нет. Для учета сил дальнодействия частиц, как функции от расстояния их центров R, Н. А. Фукс дополнил формулу (IX, 5) членом, выражающим дрейф частиц по направлению-к центральной частице под влиянием сил притяжения F:

Q = 4nR2(D'd\/dR + 2$Fv) (ГХ, 18>

где |3 — подвижность частицы в вязкой среде, равная отношению ее скорости к действующей силе; цифра 2 перед р1 введена потому, что в действительности^ обе частицы движутся навстречу друг другу.

Согласно Эйнштейну р1 = D/kT, следовательно, 2|3 = D'/kT. Далее, заменяя силу F на dU/dR (где V — потенциальная энергия молекулярного взаимодействия двух частиц) в интегрируя уравнение (IX, 18). вместо (IX, 9) получим:

Q«__J^ mi9)

Р

При ?/(/?)« О снова получается формула (IX, 9). Уравнение (IX, 19) было выведено Н. А. Фуксом первоначально для аэрозолей с целью учета ускорения коагуляции под влиянием притяжения разноименно заряженных частиц. В этом случае потенциальная энергия взаимодействия отрицательна и скорость коагуляции возрастает.

В общем случае из (IX, 19) вместо (IX, 10) можно получить уравнение

w— (1Х>20)

р

и вместо константы Смолуховского к величину, меньшую в W раз, где

W=\euW,kTdRIR2

Величину W называют коэффициентом замедления. Легко видеть, что уравнение медленной коагуляции получится путем замены е на \}W. Таким образом, теория Фукса дает теоретическое истолкование коэффициента Смолуховского е.

Для коллоидной химии особый интерес представляет случай, когда между частицами преобладают силы отталкивания. При этом ?/(#)> 0, и если для каких-то значений R величина U(R) много больше. kT, то значение Q становится крайне малым. Это * значит, что скорость коагуляции настолько снизится, что можно говорить о практической агрегативной устойчивости системы.

Для исследования кинетики коагуляции Б. В. Дерягиным и Н. М. Кудрявцевой был применен поточный ультрамикроскоп (по схеме, близкой к поточному ультрамикроскопу для аэрозолей Б. В. Дерягина и Г. Я. Власенко). С помощью поточного ультрамикроскопа можно определять за 2—3 мин численную концентрацию гидрозолей вплоть до 1010—10м частиц в 1 см3; другие способы счета частиц не позволяют измерять концентрацию больше 104— I05 частиц в I см3. При применении достаточно концентрированных золей с помощью поточного микроскопа можно наблюдать ие только быструю, но и медленную коагуляцию, отвечающую малым значениям коэффициента е, не затрачивая для этого чрезмерно много времени.

На рис. IX, 3 приведены графики зависимости 1/v от времени т, прошедшего от начала коагуляционного процесса для сравнительно низкодисперсного голубого гидрозоля золота; отдельные кривые отвечают различным концентрациям коагулирующего электролита. Можно видеть, что при высокой концентрации электролита (кривые 3 и 4), при которой потенциальный барьер * исчезает, кинетика коагуляции характеризуется лииейиой зависимостью, вытекающей из теории

энергетический барьер и потенциальная курса физической химии. Более подроб-к коллоидным системам сказано в сле-1

4—1 - 10

Смолуховского. Несколько меньший наклон прямой к оси абсцисс объясняется согласно В. М. Муллеру тем, что на близких расстояниях вязкое сопротивление жидкой прослойки сближению сферических частиц возрастает по сравневию с сопротивлением, рассчитанным по формуле Стокса При малых концентрациях электролита линейная зависимость ^кривые /, 2) нарушается. Типичной является кривая 2. После начального подъема кривой следует участок, почти параллельный оси абсцисс, и в некоторый момент происходит новый подъем кривой, в. дальнейшем не прекращающийся. Согласно Б, В. Дерягину и Н. М. Кудрявцевой первоначальный подъем кривой и, следовательно, уменьшение численной концентрации золя означает образование агрегатов из двойных частиц. При малых концентрациях электролита ближняя потенциальная яма сравнительно не глубока, энергетические взаимодействия не велики и потому распады образовавшихся двойных частиц происходят с достаточной частотой, При достижении определенной концентрации двойных частиц их распады уравновеш

страница 92
< 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
взять ноутбук в аренду в москве
Компания Ренессанс лестницы раздвижные металлические - всегда надежно, оперативно и качественно!
кресло руководителя manager
Удобно приобрести в КНС Нева SL-M3870FD - онлайн кредит во всех городах России.

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
(10.12.2016)