Молекулярно-кинетические свойства

Содержание

Слайд 2

Диффузия В основе диффузии лежит градиент концентраций. Скорость диффузии тем меньше,

Диффузия

В основе диффузии лежит градиент концентраций. Скорость диффузии тем меньше, чем

больше размеры диффундирующих частиц. Коэффициент диффузии D на 3-5 порядков ниже чем у молекул и ионов (D=10-5 см2/с– у ионов, молекул; D=10-7 -10-9 см2/с – у коллоидных частиц).
Диффузия зависит:
От размеров частиц дисперсной фазы (с увеличением размеров частиц скорость диффузии уменьшается).
От свойств дисперсионной среды (в газе D выше, чем в жидкостях и твердых телах).
От температуры (с повышением температуры D увеличивается).

Применение:

Дубление кожи
Адгезия, адсорбция материалов, сварка, паяние.
Всасывание продуктов питания в организм.

С. 173-178

Слайд 3

Броуновское движение Движение молекул дисперсионной среды первично, а частиц дисперсной фазы

Броуновское движение

Движение молекул дисперсионной среды первично, а частиц дисперсной фазы –

вторично.
Движение частиц принято характеризовать с помощью броуновской площадки (среднего квадратичного сдвига Δx). Эта величина доступная измерению и представляет собой изменение координаты частицы за определенное время.

Формула Эйнштейна-Смолуховского (+Сведберг):

Связь диффузии и броуновского движения.

С. 178-180

Слайд 4

Осмос Движение растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану) из растворителя в раствор

Осмос

Движение растворителя через полупроницаемую перегородку (мембрану) из растворителя в раствор (или

из разбавленного раствора в концентрированный), т.е. из раствора меньшей концентрации в раствор с большей концентрацией.
Обычно движущей силой осмоса считают разность химических потенциалов растворителя в чистом растворителе и в растворе:
Применение:
Мембранные технологии очистки В основе лежит способность частиц и макромолекул не проходить через полупроницаемую мембрану (низкомолекулярные ионы и молекулы(малые размеры пор)).



С. 173-175

Слайд 5

Седиментационное равновесие Седиментацией называется осаждение частиц под действием силы тяжести. Оценить

Седиментационное равновесие

Седиментацией называется осаждение частиц под действием силы тяжести. Оценить седиментационную

или кинетическую устойчивость дисперсной системы можно сравнивая поток диффузии jD и противодействующий ему поток седиментации jS .

- седиментационно-диффузионное равновесие

С. 180-189

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Седиментационный анализ P=f – Закон Стокса. - сила вязкого сопротивления среды.

Седиментационный анализ

P=f – Закон Стокса.

- сила вязкого сопротивления среды.

- сила осаждения

частицы шарообразной формы.

- закон Стокса для шарообразной частицы.

- выражение для радиуса r частицы.

- константа седиментации.

- выражение для радиуса r частицы через высоту столба суспензии H и время полного осаждения частиц t.

С. 182-196

Слайд 10

Оптические свойства Оптические свойства зависят от размеров частиц. Для средне- и

Оптические свойства

Оптические свойства зависят от размеров частиц. Для средне- и грубо

дисперсных возможно рассеяние света, преломление, отражение и поглощение света. В высокодисперсных – только рассеяние (опалесценция).

Рассеяние света
Поглощение света
Оптические методы анализа

С. 197-211

Слайд 11

Рассеяние света в дисперсных системах Эффект Тиндаля: дисперсная система содержит мелкие

Рассеяние света в дисперсных системах

Эффект Тиндаля: дисперсная система содержит мелкие

взвешенные частицы дисперсной фазы, показатель преломления которой отличается от показателя преломления дисперсионной среды.

-уравнение Релея для сферических и непроводящих частиц

-весовая концентрация

-уравнение Релея

Слайд 12

Рассеяние света в дисперсных системах м 2

Рассеяние света в дисперсных системах

м

2

Слайд 13

Поглощение света Поглощение света - это явление индивидуальное и селективное. Индивидуальное

Поглощение света

Поглощение света - это явление индивидуальное и селективное. Индивидуальное

потому, что оно зависит от химических свойств данного вещества, а селективное потому, что всякая система поглощает только определенную часть спектра, то есть свет определенной длины волны.
В любой дисперсной системе имеются два поглощающих вещества: дисперсная фаза и дисперсионная среда.

закон Ламберта Бера

-закон Ламберта Бера ( в системах с проводящими частицами)

- мутность

-связь между оптической плотностью D и мутностью t

Слайд 14

Оптические методы анализа Светорассеяние лежит в основе оптических методов анализа дисперсных

Оптические методы анализа

Светорассеяние лежит в основе оптических методов анализа дисперсных

систем. Это наиболее распространенные методы исследования концентрации, размера, формы и структуры дисперсной фазы. Эти методы незаменимы для получения информации о быстропротекающих процессах без отбора пробы и химическою анализа.
Делятся оптические методы анализа на:
Нефелометрия
Турбидиметрия
Ультрамикроскопия
Слайд 15

Нефелометрия Нефелометрия (от греческого слова "nefo" облако) основана на использовании уравнения

Нефелометрия

Нефелометрия (от греческого слова "nefo" облако) основана на использовании уравнения

Релея:
Для стандартного раствора:
Для исследуемого раствора:
=> =>
или
При условии равенства концентраций:
=> => =>
Слайд 16

Турбидиметрия Турбидиметрия – способность частиц ослаблять интенсивность проходящего света. Характер зависимости

Турбидиметрия

Турбидиметрия – способность частиц ослаблять интенсивность проходящего света.



Характер зависимости

n от размера частиц r определен Геллером эмпирически

Пользуясь зависимостью n=f(r), можно определить средний размер частиц. Для этого применяют так называемый метод спектра мутности, в котором измеряют оптическую плотность (мутность) системы при нескольких длинах волн λ и находят величину n по углу наклона прямой In D = f(In λ).

Слайд 17

Ультрамикроскопия Ультрамикроскопия – определение наличия частиц, их размеров и концентрации при

Ультрамикроскопия

Ультрамикроскопия – определение наличия частиц, их размеров и концентрации при рассмотрении

дисперсной системы под микроскопом.

Для определения размеров частиц поступают следующим образом: в поле зрения окуляра подсчитывают число светящихся точек. Подсчет ведут несколько раз. так как число частиц в поле зрения меняется. Находят среднее число частиц n. Объем раствора V представляет собой константу прибора и определяется как произведение площади окуляра на глубину поля зрения.

- вес одной частицы

- вес одной частицы (шарообразной)

-размер частицы
-постоянная величина

Слайд 18

Структурно-механические свойства дисперсных систем ТИПЫ СТРУКТУР СВОЙСТВА КОАГУЛЯЦИОННЫХ СТРУКТУР РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Структурно-механические свойства дисперсных систем

ТИПЫ СТРУКТУР
СВОЙСТВА КОАГУЛЯЦИОННЫХ СТРУКТУР
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Это комплекс механических свойств (вязкость, пластичность, упругость, прочность), связанных с образованием структуры. Структурообразование это вариант коагуляции при большой концентрации д.ф.
Изучением связи структуры и механических свойств занимается физико-химическая механика (П.А.Ребиндер)
Изучаются механические свойства по проявлению деформации под действием внешних напряжений (методами реологии) – науки о деформации и течении.
Слайд 19

Типы структур В зависимости от природы действующих сил различают: Коагуляционные структуры

Типы структур

В зависимости от природы действующих сил различают:

Коагуляционные
структуры

Конденсационно-кристализационные структуры

НАЛИЧИЕ КОНТАКТА

МЕЖДУ ЧАСТИЦАМИ ЗА СЧЕТ СИЛ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА.
КОНТАКТ ИДЕТ ЧЕРЕЗ ПРОСЛОЙКУ СРЕДЫ (ПОВЕРХНОСТЬ РАЗДЕЛА СОХРАНЯЕТСЯ)
ЯВЛЯЮТСЯ ОБРАТИМЫМИ (СПОСОБНЫ ВОССТАНАВЛИВАТЬ СТРУКТУРУ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ).

СУЩЕСТВУЕТ ХИМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ЧАСТИЦАМИ
ЧАСТИЦЫ И ПРОСЛОЙКИ СРЕДЫ ПРЕДСТАВЛЯЮТ ОДНУ ФАЗУ (ПОВЕРХНОСТЬ РАЗДЕЛА НЕ СОХРАНЯЕТСЯ)
ЯВЛЯЮТСЯ НЕОБРАТИМЫМИ (НЕ ВОССТАНАВЛИВАЮТСЯ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ)

Точечные и точечно-фазовые контакты

ХАРАКТЕРИЗУЮТСЯ НАЛИЧИЕМ КОНТАКТОВ ПЛОЩАДЬЮ В ОДИН ИЛИ НЕСКОЛЬКО АТОМОВ.

Синерезис
(выделение дисперсионной среды)

1-10 атомов
точечные

100-1000 атомов
фазовые

Виды контактов

Слайд 20

Свойства коагуляционных структур СИНЕРЕЗИС – СТАРЕНИЕ СИСТЕМЫ. ТИКСОТРОПИЯ – СПОСОБНОСТЬ К

Свойства коагуляционных структур

СИНЕРЕЗИС – СТАРЕНИЕ СИСТЕМЫ.

ТИКСОТРОПИЯ – СПОСОБНОСТЬ К САМОПРОИЗВОЛЬНОМУ ВОССТАНОВЛЕНИЮ

СТРУКТУРЫ ВО ВРЕМЕНИ ПОСЛЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Применяется:
При нанесении краски на гладкие вертикальные поверхности
При бурении (буровые растворы)

Наблюдается:
В технологических процессах (например, изготовление кондитерских изделий)
В клетках живых организмов

Слайд 21

Изучение (реологические свойства) Все виды деформации (кручение, растяжение, сжатие) можно свести

Изучение (реологические свойства)

Все виды деформации (кручение, растяжение, сжатие) можно свести

к основному виду – деформации сдвига γ под действием
напряжения сдвига р
Реология изучает связь γ и р или скорости деформации и р.
Все системы можно условно разделить на бесструктурные (Ньютоновские) и структурированные (Неньютоновские).
Слайд 22

Ньютоновские (бесструктурные) системы Подчиняются законам Ньютона, Пуазейля и Энштейна. Закон Пуазейля , где

Ньютоновские (бесструктурные) системы

 

Подчиняются законам Ньютона, Пуазейля и Энштейна.

Закон Пуазейля
, где


Слайд 23

Для дисперсных систем Закон Энштейна где =2,5 коэффициент для сферических частиц

Для дисперсных систем
Закон Энштейна
где =2,5 коэффициент
для сферических частиц
-
относительная вязкость
-


удельная вязкость
- приведенная
Вязкость

- Характеристическая вязкость

Слайд 24

Неньютоновские (структурированные)системы Закон Оствальда-Вейля или (ньютоновские) (дилатантные) (псевдопластические) Наличие структуры изменяет

Неньютоновские (структурированные)системы

Закон Оствальда-Вейля
или
(ньютоновские)
(дилатантные)
(псевдопластические)

Наличие структуры изменяет характер течения, так

как приложенное напряжение может структуру нарушить, что приводит к нарушению пропорциональности между и и . Для таких систем законы Ньютона, Пуазейля, Энштейна не выполнимы.

Малые реологические кривые (реограммы)