Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов Ю. Г. -> "Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии" -> 3

Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.

Фролов Ю. Г., Гродский А. С, Назаров В. В., Моргунов А. Ф., и др. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии. Под редакцией Ю. Г. Фролова и А. С. Гродского — М.:«Химия», 1986. — 216 c.
Скачать (прямая ссылка): praktikum-colloid.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 97 >> Следующая

*уд = ~ =>~- = Ы> (1.2)
где V — объем дисперсной фазы; ?— коэффициент формы частиц; й — диаметр частицы.
Для сферических частиц уравнение (1.2) принимает вид
кс12 6
(1/6) яй3 й
= 6?> (1.3)
Кривизна поверхности Н в данной точке определяется производной площади поверхности по объему:
или с помощью соотношения
где Г\ и г2 — радиусы окружностей, получаемых при пересечении поверхности, проходящими через нормаль к ней в данной точке двумя перпендикулярными плоскостями.
Например, кривизна поверхности сферических частиц радиусом г равна
„12 1 Л 2 п г.
# = — — = —, а —— = — (1.6)
2 г г аУ г
Поверхностные явления выражаются в том, что состояние находящихся в поверхностном слое молекул иное по сравнению с молекулами, находящимися в объеме тела. Молекулы в объеме тела равномерно окружены такими же молекулами, и поэтому их силовые поля полностью скомпенсированы. Молекулы поверхностного слоя взаимодействуют как с молекулами одной фазы, так и с молекулами другой фазы, в результате чего равнодействующая молекулярных сил в поверхностном слое не равна нулю и направлена внутрь той фазы, с которой взаимодействие больше. Таким образом возникает поверхностное натяжение о, стремящееся сократить поверхность.
Поверхностное натяжение можно представить и как энергию переноса молекул из объема тела на поверхность или как работу образования единицы поверхности. Поверхностное натяжение можно выразить частной производной от энергии Гиббса по величине межфазной поверхности при р и Т = const (при постоянных числах молей компонентов) :
a^(-f-) (1.7)
Отсюда следует, что для индивидуального вещества поверхностное натяжение есть энергия Гиббса, приходящаяся на единицу поверхности.
Внутренняя (полная) энергия поверхностного слоя Us (в расчете на единицу площади) связана с а уравнением Гиббса — Гельмгольца:
или
Us = o + qs (1.9)
где qs — теплота образования единицы поверхности (индекс ь означает отнесение параметра к единице площади поверхности); Т — температура.
Стремление системы к уменьшению поверхностной энергии Гиббса выражается в самопроизвольном уменьшении межфазной поверхности (изменение формы и кривизны, проявление процессов коагуляции, ко-алесценции и др.) и уменьшении поверхностного натяжения (проявление процессов адсорбции, адгезии и смачивания, возникновение электрического потенциала и др.).
Изменение кривизны поверхности (удельной поверхности) вызывает изменение внутреннего давления в телах. Разность давлений Ар, например, внутри жидкого тела с кривизной поверхности и без нее, называется капиллярным (избыточным) давлением. Связь капиллярного давления' с кривизной поверхности описывается уравнением Лапласа:
Ap = ff-|f . (1.10)
Это соотношение лежит в основе многих методов определения поверхностного натяжения. С изменением кривизны поверхности (удельной поверхности) меняется также давление пара над веществом. Связь между этими параметрами находит выражение в уравнении капиллярной конденсации Кельвина (Томсона):
р aVM ds
где р и ps — давление насыщенного пара над поверхностью, имеющей кривизну, и над ровной поверхностью соответственно; Ум — мольный объем вещества в конденсированном состоянии; R—универсальная газовая постоянная.
Если жидкость или твердое тело имеют поверхность раздела с другой жидкостью или твердым телом, то между ними проявляется адгезия (прилипание). Работа адгезии Wa, характеризующая взаимодействие фаз (она отнесена к единице площади поверхности), определяется уравнением Дюпре:
Wa = (То, ! + о-з, , — 0-2,3 (1.12)
где о2. 1 — поверхностное натяжение твердого тела или жидкости 2 на грдйЩ'е с газом 1; 0з,1 — поверхностное натяжение жидкости или твердого - тела 3 на границе с
газом 1; сг2, з — поверхностное (межфазное) натяжение на границе конденсированных фаз.
Из уравнения Дюпре следует, что чем больше работа адгезии (взаимодействие между фазами), тем меньше межфазное натяжение а2, з-
Взаимодействие между жидкой и другой конденсированной фазой можно оценить также с помощью краевого угла (угла смачивания) 0, определяемого уравнением Юнга:
cos9= стз, 1 — р2, з ([ЛЗ)
0"2, 1
Сложение уравнений (1.12) и (1.13) приводит к уравнению Дюпре— Юнга, позволяющему по экспериментально определенному cos 0 рассчитать работу адгезии:
Wa = a2A (1 + cos6) (1.14)
Уменьшение о может происходить также в результате самопроизвольного концентрирования в поверхностном слое веществ с меньшим поверхностным натяжением — адсорбции.
Величину адсорбции обычно выражают двумя способами. Согласно одному способу ее определяют как количество вещества в поверхностном слое А, приходящееся на единицу площади поверхности или единицу массы адсорбента (абсолютная величина адсорбции):
A = -^- = csA ' (LIS)
где cs — концентрация компонента в поверхностном слое, имеющем объем Vs и толщину h.
Й По другому способу величину адсорбции Г определяют как избыток компонента в поверхностном слое (на единицу площади поверхности) по сравнению с его количеством в равном объеме объемной фазы (избыточная адсорбция)
Предыдущая << 1 .. 2 < 3 > 4 5 6 7 8 9 .. 97 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed