Дисперсные частицы и системы - Курсовая работа

Дисперсная система - это система, в которой хотя бы одно вещество находится в раздробленном состоянии. Дисперсная система имеет два характерных признака: гетерогенность и дисперсность. Гетерогенность означает, что система состоит как минимум из двух фаз. Особенность дисперсной системы состоит в их дисперсности - одна из фаз обязательно должна быть раздробленной, ее называют дисперсной фазой.Для количественного описания дисперсных систем используется ряд характеристик. Удельная поверхность дисперсной фазы (?d, м2/кг) - отношение суммарной плошали поверхности (?n) всех дисперсных частиц к их суммарной массе (m). Для дисперсных частиц сферической или кубической формы, имеющих одинаковый размер (d), удельная поверхность диспср-сной фазы равна удельной поверхности одной частицы: ?d=6/(pdd), (2.3) где pd-плотность вещества дисперсной фазы. Поверхностное натяжение (?, Дж/м2) на границе дисперсных частиц с дисперсионной средой - основной термодинамический параметр, характеризующий свойства поверхности раздела фаз: для жидкостей численно равно удельной свободной поверхностной энергии. В зависимости от химической природы дисперсной фазы и дисперсионной среды поверхностное натяжение может изменяться в очень широких пределах - примерно от 10-3 до 102 МДЖ/м2.Дисперсные системы очень разнообразны, их классификация проводится по нескольким признакам (табл. Фракционный состав частиц дисперсной фазы: Частицы одинакового размера Частицы разного размера Монодисперсная ПолидисперснаяВ зависимости от среднего размера (d) дисперсных частиц принято выделять три труппы дисперсных систем: 1) ультрадисперсные системы, или наносистемы, d=1 - 10 нм; Ультрадисперсные системы соответствуют предельно возможной степени дисперсности и соответственно предельно большой удельной поверхности дисперсной фазы. Поэтому высокодисперсные частицы не оседают в поле силы тяжести. В грубодисперсных системах с частицами размером более 10 мкм под действием силы тяжести дисперсная фаза сравнительно быстро оседает, если ее плотность (?d) больше плотности дисперсионной среды (?0). Количественно эта граница определяется капиллярной длиной: а = [2?/(??g)]1/2, (2.6) где ?? = (?d - ?0g) - разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды; g - ускорение силы тяжести.В зависимости и от однородности размеров дисперсных частиц выделяют две группы: 1) монодисперсные системы с частицами одинакового размера;В зависимости от концентрации частиц выделяют: 1) свободнодисперсные системы, 2) связнодисперсные системы. В свободнодисперсных системах частицы находятся на больших расстояниях L » d друг от друга: L = v1/3. В связнодисперсных системах большинство частиц контактируют друг с другом и образуют различные типы коллоидных структур.Интенсивность взаимодействия дисперсных частиц с дисперсионной средой количественно характеризуют удельной свободной поверхностной энергией на границе дисперсная фаза - дисперсионная среда. В зависимости от характера этого взаимодействия различают две группы дисперсных систем: 1) лиофильные; Такая ситуация имеет место при сходной химической природе дисперсной фазы и дисперсионной среды, однако при отсутствии химических реакций между ними и условии большой взаимной растворимости. Лиофобные системы соответствуют слабому (молекулярному) взаимодействию дисперсной фазы и дисперсионной среды, поэтому удельная свободная поверхностная энергия границы раздела фаз достаточно велика и составляет 101 - 102 МДЖ/м. Наиболее распространенный вид дисперсных систем характеризуется тем, что дисперсионная среда представляет сплошную (континуальную) макроскопическую фазу - газ, жидкость или твердое тело.Газ Твердая фаза Аэрозоль (дым) Газ Жидкость Аэрозоль (туман) Жидкость Твердая фаза Золи (коллоидные растворы) d 1 мкм. Твердая фаза Твердая фаза Композитные материалыНужно решить следующие задачи: 1) распределить дисперсные частицы в дисперсионной среде до необходимой концентрации;Поскольку эмульсии - грубодисперсные системы, их обычно получают диспергационным методом. Жидкости, которые должны образовать эмульсию, интенсивно перемешивают или подвергают воздействию механических вибраций или ультразвука. Этот процесс заключается в продавливании жидкости дисперсной фазы в дисперсионную среду через небольшие отверстия требуемого диаметра под большим давлением. Капли дисперсной фазы в таких эмульсиях, имеющие форму многогранных призм, разделены тонкими пленками жидкой дисперсионной среды. Специфика приготовления концентрированных эмульсий заключается в том, что дисперсная фаза вводится в дисперсионную жидкую среду небольшими порциями при интенсивном перемешивании.Необходимость стабилизации дисперсных систем возникает изза их термодинамической неустойчивости, которая в свою очередь обусловлена большой суммарной поверхностью дисперсных частиц.Низкомолекулярные вещества свободно проходят через поры мембраны, а дисперсные частицы задерживаются. Для диализа часто используют мембраны, приготовленные из раствора нитрата целлюлозы (нитратцеллюлозные пленки). Частицы

Оглавление

Введение

Глава 1. Дисперсные системы

1.1 Количественные характеристики дисперсных систем

Глава 2. Классификация дисперсных систем

2.1 Классификация по размеру частиц дисперсной фазы

2.2 Классификация по фракционному составу частиц дисперсной фазы

2.3 Классификация по концентрации частиц дисперсной фазы

2.4 Классификация по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой

2.5 Классификация по характеру распределения фаз (дисперсных частиц и дисперсионной среды)

2.6 Классификация по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды

Глава 3. Получение, стабилизация и очистка дисперсных систем

3.1 Получение дисперсных систем

3.2 Стабилизация дисперсных систем

3.3 Очистка дисперсных систем

4. Движение частиц в дисперсных системах

4.1 Седиментация

4.2 Диффузия дисперсных частиц

Глава 5. Дисперсные частицы

5.1 Классификация дисперсных частиц

5.2 Классификация дисперсных частиц по размерам

5.3 Классификация дисперсных частиц по форме

5.4 Классификация дисперсных частиц по строению

Глава 6. Строение дисперсных частиц и поверхностных слоев жидкостей и твердых тел

6.1 Дисперсные частицы

6.2 Поверхностные слои жидкостей и твердых тел

Глава 7. Физические и химические свойства дисперсных частиц

Список литературы

Дисперсная система - это система, в которой хотя бы одно вещество находится в раздробленном состоянии.

Дисперсная система имеет два характерных признака: гетерогенность и дисперсность. Гетерогенность означает, что система состоит как минимум из двух фаз. Казалось бы, в этом нет ничего особенного, ведь с такими системами мы уже встречались при изучении фазовых равновесий или электродных процессов. дисперсный частица седиментация химический

Особенность дисперсной системы состоит в их дисперсности - одна из фаз обязательно должна быть раздробленной, ее называют дисперсной фазой. Сплошная среда, в которой раздроблена дисперсная фаза, называется дисперсионной средой.

Фаза считается дисперсной, если вещество раздроблено хотя бы в одном направлении. Если вещество раздроблено только по высоте, образуются пленки (ткани, пластины и т. д.). Если вещество раздроблено и по высоте и по ширине, образуются волокна, нити, капилляры. Наконец, если вещество раздроблено по всем трем направлениям, дисперсная фаза состоит из дискретных частиц.

Характерным свойством дисперсной системы является наличие большой межфазной поверхности. В связи с этим определяющими являются свойства поверхности, а не частиц в целом. Характерными являются процессы, протекающие на поверхности, а не внутри фазы.

Современная коллоидная химия рассматривает широкий диапазон дисперсных систем от грубодисперсных с частицами от I мкм и выше и удельной поверхностью S1 < I м /г до высокодисперсных, в том числе ультрамикрогетерогенных коллоидных систем (наносистем) с частицами до 1 им и удельными поверхностями, достигающими 1000 м /г.