Реферат: Дисперсность - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Дисперсность

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 34 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Шкала дисперсности. Удельная поверхность. Степень дисперсности. Классификация дисперсных систем. Понятия: дисперсная фаза и дисперсионная среда. Методы получения дисперсных систем Дисперсной называют систему, в которой одно вещество распределено в среде другого, причем между частицами и ди сперсионной средой есть граница раздела фаз. Дисперсные системы состоя т из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза - это частицы, распреде ленные в среде. Ее признаки: дисперсность и прерывистость (рис. 1.1.1.1). Дисперсионная среда - материальная сре да, в которой находится дисперсная фаза. Ее признак - непр ерывность . Поверхность раздела фаз характеризуется раздробленностью и гетерогенн остью. Раздробленность характеризуется: 1) степенью дисперс ности : , [см -1 ; м -1 ], где S S - суммарная межфазная пове рхность или поверхность всех частиц дисперсной фазы; V - объем частиц дисперсной фазы. 2) дисперсностью - величи ной, обратной минимальному размеру: [ ; ]; 3) удельной п оверхностью : , [м 2 /кг; см 2 /г]; , где m - масса частиц диспе рсной фазы. 4) кривизной поверх ности : . Для частицы неправильной формы , где r 1 и r 2 - радиусы окружностей при прохождении через поверхность и нормаль к ней в данной точке двух пе рпендикулярных плоскостей. Дисперсная система Дисперсионная среда Дисперсная фаза Непрерывность Дисперсность Прерывистость Поверхность раздела фаз Гетерогенность Раздробленность dx dx dy dx dy dz “Плёнка” dx а 10 -7 см, dy, dz а 10 -2 см “Нить” dx, dy а 10 -7 см dz а 10 -2 см “Суспензия” (золь) dx, dy, dz 10 -7 см Размер тела по трем осям, о пределяющий – минима- льный Степень дисперсности D Р и с. 13 Изотерма полимолекулярн о й адсорбции и положение адсорбционных ц ентров Удельная поверхность S 0 Р и с. 1.1.1.1. Характеристики дисп ерсной системы 5) размером тела по трем осям , причем определяющим является размер по той оси, где он минимальн ый. В зависимости от размеров частиц они имеют свои исторические названи я (см. рис. 1.1.1.1). Классификация дисперсных систем осуществляется по н ескольким признакам (рис. 1.1.1.2). Классификация дисперсных систем По дисперсности По агрегатному сос-тоянию диспер сной фазы и дисперсионной среды Оствальда По структуре Лиофильные и лиофобные грубодисперсные системы, D< 10 3 [1/см] микрогетерогенные сис-темы, D = 10 3 - 10 5 [1/см] ультрамикрогетерогенные системы, D = 10 5 - 10 7 [1/см] Свобод-нодисперсные системы (золь) Связаннодисперсные системы (студень) Р и с. 1.1.1.2. Классификация дисперсных систем 10 -7 10 -5 10 -4 10 -2 d, см Р и с. 1.1.1.3. Зависимость величины удельной поверхности от раз- меров частиц Ультрамикрогете-рогенные с истемы Грубодисперсные системы Микрогетеро-генные системы S уд 1. По дисперсности различают: а) грубодисперсные системы, для них D < 10 3 [1/см] (рис. 1.1.1.3); б) микрогетерогенные с истемы, для них D = 10 3 - 10 5 [1/см]; в) ультрамикрогетерогенные системы, для них D = 10 5 - 10 7 [1/см]. 2. По агрегатно му состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Эта классификация была предложена Оствальдом (см. табл. 1.1.1.1). 3. По структуре диспер сные системы различают: 4. свободные дисперсные системы, когда частицы обеих составляющих системы мо гут свободно перемещаться друг относительно друга (золь); 5. связанные дисперсные системы, когда одна из составляющих системы представ ляет собой структурированную систему, т.е. частицы фазы жестко связаны м ежду собой (студень, композиты). Таблица 1.1.1.1 Классификаци я по агрегатному состоянию фаз Агрегатное состояние дисперсной фазы Агрегатное состояни е дисперсион-ной среды Условное обозначение фаза/среда Название системы Приме ры г г г/г ж/г тв/г Аэрозоли атмосфера Земли ж г туман, слоистые облака т в г дымы, пыли, перистые облака г ж г/ж Газовые эму-льсии, пены гази рованная вода, мыльная и пивная пены ж ж ж/ж Эмульсии молоко, масло сливочное, кремы и т.д. тв ж тв/ж Лиозол и, суспензии лиофобные коллоидные растворы, суспензии, пасты, краски и т. д. г тв г/тв Твердые пены пемза, пенопласт, активированн ый уголь, хлеб, пенобетон и т.д. ж тв ж/тв Тверды е эмульсии вода в парафине, минералы с жидкими включениями, пористые те ла в жидкости тв тв тв/тв Твердые золи сталь, чугун, цветные стекла, драгоценные камни 6. По межфазному взаимодействию - лиофильные и лиофобн ые системы (предложено Г. Фрейндлихом). Классификация при годна только для систем с жидкой дисперсионной средой. Лиофильные сис темы – в них дисперсная фаза взаимодействует с дисперс ионной средой и при определенных условиях способна в ней растворяться – растворы коллоидных ПАВ, растворы ВМС. Свободная энергия системы D F < 0. D F = D U – TdS; D S смешения > 0; D U = W ког - W сол ьв , где W ког - работа когезии; W сольв - работа сольват ации. При D U > 0, D U < 0 Ю TdS > D U . Эта группа характеризуется малым значением поверхностного нат яжения на границе раздела фаз. Лиофобные систе мы – в них дисперсная фаза не способна взаимодействова ть с дисперсионной средой и растворяться в ней. Для них D F > 0. Диспергирование в этом случае соверш ается либо за счет внешней работы, либо за счет других процессов, идущих в системе спонтанно (химическая реакция) и характеризуется высоким значе нием поверхностного натяжения на границе раздела фаз, что соответствуе т малому значению энергии сольватации. Существует две группы способов получен ия дисперсных систем: 7. Способы дисп ергирования заключаются в раздроблении тела до коллоид ного состояния (мукомольное производство). 8. Способы конд енсации заключаются в укрупнении частиц, атомов, молеку л до частиц коллоидных размеров (химическая реакция с образованием осад ка). Молекуля рно-кинетические свойства дисперсных систем Все молекулярно-кинетичес кие свойства вызваны хаотическим тепловым движением мо лекул дисперсионной среды, которое складывается из поступательного, вр ащательного и колебательного движения молекул. Молекулы жидкой и газообразной дисперсионной среды н аходятся в постоянном движении и сталкиваются между собой. Среднее расс тояние, проходимое молекулой до столкновения с соседней, называют средн ей длиной свободного пробега. Молекулы обладают различной кинетическо й энергией. При данной температуре среднее значение кинетической энерг ии молекул остается постоянным, составляя для одной молекулы и одного мо ля: ; , где m – масса одной молекулы; M – масса одного моля; v – скорость движения молекул; k – константа Больцмана; R – универсальная газовая постоянная. Флуктуация значений кинетической энергии молекул ди сперсионной среды (т.е. отклонение от среднего) и является причиной молек улярно-кинетических свойств. Изучение молекулярно-кинетических свойств возможно в результате приме нения статистических методов исследования, действительных для систем, состоящих из множества элементов (молекул). Исходя из допущения о беспор ядочности движения отдельных молекул, теория определяет наиболее веро ятное сочетание для систем из множества объектов. Молекулярно-кинетиче ские свойства проявляются в жидкой и газообразной среде, молекулы котор ых обладают определенно подвижностью. Броуновское движение Броуновским называют неп рерывное, хаотическое, равновероятное для всех направлений движение ме лких частиц, взвешенных в жидкостях или газах, за счет воздействия молек ул дисперсионной среды. Мельчайшие частицы незначительной массы испытывают неодинаковые удары со стороны молекул дисперсионной среды, возникает с ила, движущая частицу, направление и импульс силы, непрерывно меняются, п оэтому частица совершает хаотические движения. F х Определили эти изменения и связали их с молекулярно-кин етическими свойствами среды в 1907 году А. Эйнштейн и М. Смолуховский. В основ е расчета – не истинный путь частицы дисперсной фазы, а сдвиг частиц. Есл и путь частицы определяется ломаной линией, то сдвиг х характеризует изменение координат частицы за определе нный отрезок времени. Средний сдвиг определяет среднеквадратичное сме щение частицы: , где х 1 , х 2 , х i – сдвиг частиц за определенное время. Теория броуновского движения исхо дит из представления о взаимодействии случайной силы f ( t ), характеризующей удар ы молекул, силы F t , завис ящей от времени, и силы трения при движении частиц дисперсной фазы в дисп ерсионной среде со скоростью v. Уравнение броуровского движения (уравнен ие Ланжевена) имеет вид: , где m – масса частицы; h - к оэффициент вязкости дисперсионной среды. Для больших промежутков врем ени ( t >> m / h ) инерцией частиц ( m ( dv/d t ) можно пре небречь. После интегрирования уравнения при условии, что среднее произведение импульсов случайн ой силы равно нулю, среднее значение флуктуации (средний сдвиг) равно: , где t - время; r – радиус частиц дисперсной фазы; N A – число Авогадро час тиц. В этой формуле характеризует молекулярно-кинетические свойства дисперсионно й среды, h - ее вязкость, r – радиус частиц – параметр, относящийся к дисперсной ф азе, а время t определяет взаимодействие дисперсионной среды с дисперсной фазой. Кроме поступательного, возможно вращательное броуно вское движение для двухмерных частиц и частиц неправильной формы (нитей , волокон, хлопьев и т.д.). Броуновское движение наиболее интенсивно проявляется в высокодисперсных системах (размеры частиц 10 -9 ё 10 -7 м), несмотря на то, что молекулы дисперсионной среды действуют так же и на частицы средне- и грубодисперсных систем. Но в связи со значительн ым размером частиц число ударов молекул резко увеличивается. По законам статистики, импульс действия сил со стороны молекул среды взаимно компе нсируется, а значительная масса и инерция крупных частиц оставляет возд ействие молекул без последствий. Тема 1.1.2. Диффузия Диффузией называют самопроизвольное распространение вещества из области с больш ей концентрацией в область с меньшей концентрацией. Различают следующи е виды диффузии: молекулярную, ионную и коллоидных частиц. В V 2 V 1 D х Р и с. 1.1.2.1. Диффузия частиц в ди сперсной системе Ионная диффузия связана с с амопроизвольным перемещением ионов. Диффузия высокодисперсных коллоидных частиц показана на рис. 1.1.2.1. В нижне й части концентрация частиц больше, чем в верхней, т.е. v 1 >v 2 (где , м 3 – численная концентрация частиц, N – число частиц дисперсной фазы, V д.с. – объем дисперсной системы). Диффузия направлена из обл асти с большей концентрации в область с меньшей концентрацией, т.е. снизу вверх (на рис. показано стрелкой). Диффузия характеризуется определенной скоростью перемещения вещества через поперечное сечение В , которая равна . На расстоянии D х разность концентраций составит v 2 – v 1 , т к. v 1 > v 2 , эта величина отрицательна. Из менение концентрации, отнесенное к единице расстояния, называют градие нтом концентрации или (в дифф. фор ме) . Скорость перемещения вещества пропорциональна градие нту концентрации и площади В , через кото рую происходит движение диффузионного потока, т.е. ; - - основное уравнение диффузии в дифференциальной форме. Скорость диффузии ( ) ве личина положительная, а градиент концентрации - от рицателен.; поэтому перед правой частью уравнения – знак «минус». Коэфф ициент пропорциональности D – это коэффициент диффузи и . Основное уравнение справедливо для всех видов диффуз ии , в т.ч. и для коллоидных частиц. В интегральной форме оно применимо для д вух процессов – стационарного и нестационарного: для стационарного процесса: =const. З начительное число диффузионных процессов близко к стационарным. Интег рируя , получим: ; - I -й закон диффузии Фика. Физический смысл коэффициента диффузии D: если - =1, В = 1 и t = 1, то m = D , т.е. коэффициент диффузии численно равен массе диффундирующего вещества, когда градиент концентрации, площадь сечения диффузионного п отока и время равны единице. Равенство только численное, т.к. размерность коэффициента диффузии [м 2 /с] не соответс твует размерности массы. для нестационарного процесса: № const. Тогда интегрирование основного уравнения с учетом из менения градиента концентрации усложняется. При отсутствии в среде гра диентов температуры, давления, электрического потенциала из уравнения определим массу вещества m 1 , пер еносимого в результате диффузии в единицу времени через единицу площад и поверхности, перпендикулярной направлению переноса (В = 1 и t = 1): , с уч етом которого можно определить пространственно-временное распределен ие концентрации: - второй закон Фика. На рис. представлена одномерная диффузия, определяющая движение вещества в одном направлении. Возможна также двух- и трехмерная диффузия вещества (диффузия вещества в двух и трех направлениях), описыв аемая уравнением: , где I – вектор пло тности диффузионного потока; grad v – градиент поля концентрации. Для трехмерной диффузии, по второму закону Фика, запишем: . Для двумерной диффузии в пр авой части уравнения ограничиваемся выражениями для х и y . Значения коэффициента диффузии для видов её распределя ются так: ионная – D = 10 -8 м 2 /с; молекулярная - D = 10 -9 ; коллои дных частиц - D = 10 -10 . Отсюда видно, что диффу зия коллоидных частиц затруднена по сравнению с двумя другими видами. Та к, скорость диффузии частиц карамели (дисперсная фаза – коллоидный раст вор) в 100 – 1000 раз меньше скорости диффузии молекул сахара (молекулярный ра створ). Соответственно в газах D увеличи вается до 10 -4 , в твердых телах снижается д о 10 -12 м 2 / с. Количественно диффузия определяется коэффициентом ди ффузии, связанным со средним сдвигом соотношением: ; - продолжите льность диффузии. Диффузия высокодисперсных частиц совершается беспоря дочно с большей вероятностью в сторону меньшей концентрации. При вывод е соотношения приняты сле дующие допущения: частицы дисперсной фазы движутся независимо друг от д руга, между ними отсутствует взаимодействие; средняя энергия поступате льных движений частиц равна 0,5 kT . Используя формулу определения сре днего сдвига, коэффициент диффузии можно представить в виде: (k – константа Больцмана, равная ). Если D известен, найдем размер частиц: ; Ю чем больше размер частиц, тем меньше коэ ффициент диффузии, менее интенсивна сама диффузия. Диффузия в полной мере проявляется у высокодисперсных систем (10 -9 – 10 -7 м), ослаблена у среднедисперсных (10 -7 – 10 -5 м) и практически отсутствуе т у грубодисперсных систем (>10 -5 м). Коэффи циент диффузии зависит и от формы частиц, что не учтено в уравнении . Поэтому формула определяет размер только коллоидных ша рообразных частиц (или приведенный к шарообразному раз мер частиц неправильной формы). Тема 1.2.3. Осмотическое давление 1 2 3 m 1 m 2 Р и с. 1.2.3.1. Схема осмоса : 1 – сосуд с раствором ; 2 – емкость с растворителем; 3 – полупроницаемая мембрана p , Н При разделении двух растворо в различной концентрации или раствора и чистого растворителя полупрон ицаемой перегородкой (мембраной) возникает поток растворителя от меньш ей концентрации к большей, выравнивающей концентрацию. Этот процесс наз ывается осмосом . На схеме (рис. 1.2.3.1) в сосуд с полупроницаемой перегородкой 3, помещен раствор 1. Перегородка пропускает дисперсионную среду (раствори тель), но является препятствием для коллоидных частиц (растворенных веще ств). Снаружи перегородки – чистый растворитель 2. Концентрация раствор а по обе стороны перегородки различна. Внутри сосуда 1 часть раствора зан имают молекулы растворенного вещества (частицы дисперсной фазы) Ю концентрация растворителя там меньше, чем в емкости 2 с чистым растворителем. За счет диффузии жидкость из области более высокой конц ентрации перемещается в область меньшей концентрации (из емкости 2 в сос уд 1). С кинетической точки зрения это обу словлено тем, что число ударов молекул о мембрану растворителя со сторон ы чистого или более разбавленного раствора больше, чем со стороны раство ра, что и заставляет перемещаться растворитель через поры мембраны туда , где его меньше (т.е. в область раствора). С термодинамической точки зрения , хими ческий потенциал m 2 чис той жидкости больше m 1 р астворителя в растворе, процесс самопроизвольно идет в сторону меньшег о химического потенциала до их выравнивания: m 2 = m 1 . В результате перемещения жи дкости в емкости 1 создается избыточное давление p , называемое осмотическим. Растворитель, проникающий в област ь раствора 1, поднимает уровень жидкости на высоту Н , что компенсирует давление чистого растворителя в сторону раствора. Наступает момент, когда вес столба жидкости в области раствора уравнивается давлением растворителя. Осмотическое давление – такое избыточное давление н ад раствором, которое необходимо для исключения переноса растворителя через мембрану. Осмотическое давление равно тому давлению, которое прои зводила бы дисперсная фаза (растворенное вещество), если бы она в виде газ а при той же температуре занимала тот же объем, что и коллоидная система (р аствор) Осмотическое давление p достаточно разбавленных коллоидных растворов может быть найдено по ур авнению: или - уравнение Вант-Гоффа где m общ/ m – ма сса растворенного вещества; m – масса о дной частицы; V – объем частицы; N A – число Авогадро; Т – абсолютная температура; n - частичная концентрация; k – постоянная Больцмана; М – ма сса одного моля растворенного вещества; с – массовая концентрация.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Чтоб разбогатеть, вам надо создать успешный бизнес или поймать Золотую рыбку. Зная ваши деловые качества, я рекомендую вам рыбачить.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru