5. Difusioonikonstandi ja difusiooni sügavuse avaldise tuletamine.

Vt vihik

6. Kolloidlahuste osmootne rõhk

Kolloidlahused ei erine oma molekulaar-kineetilistelt omadustelt tõelistest

lahustest.Kolloidlahustele rakendatakse van’t Hoffi võrrandit: dP = RTdc. Kolloidlahuste

osmootne rõhk on väikesem kui osmootne rõhk tõelistes lahustes kuna kolloidosakese

osakese mass on märgatavalt suurem tavalisest molekulist ja . kolloidosakese osakese

kontsentratsioon on märgatavalt väikesem tavaliste molekulide kontsentratsioonist.

Vaatleme seda erinevust lähemalt. Kirjutame van’t Hoffi võrrandi PV = nRT koos

järgmise teisendusega välja järgmisel kujul:

g/m_i)/ (VN_a)RT= (N/N_a)RT

g - dispergeeritud faasi kogumass

mi- dispergeeritud osakese mass

V - kolloidlahuse ruumala

N - dispergeeritud osakeste arv ruumalaühikus (kolloidosakeste kontsentratsioon)

____r₂³/r₁³

Kolloidlahuste osmootne rõhk on pöördvõrdeline osakeste raadiuste kuupidega, raadiused

muutuvad aja jooksul tänu agregateerumisele.

7. Laplace võrrandi tuletamine

Vt vihik

8. Vedeliku viskoossuse temperatuuriolenevuse määramine

Kera küllalt aeglasel langemisel läbi vedeliku esineb kera pinnal laminaarne voolamine. Kerale mōjuva takistava jōu määrab Stokesi valem f = 6rv

kus  on vedeliku viskoossus,

r - kera raadius,

v - kera liikumise kiirus.

Kui kera langeb püsiva kiirusega läbi vedeliku, siis vedeliku poolt avaldatav takistav jōud tasakaalustab gravitatsioonijõu: 4/3r³(₁-_ )g = 6rv

Valemis 4/3 r³ on kera ruumala, _ - langeva keha tihedus, ₂ - vedeliku tihedus, g - raskuskiirendus, sulgavaldis (₁ - ₂) vōtab arvesse vedeliku üleslüket.

9. Pinna vaba energia, pindpinevus, pindaktiivsus, pindliig

Pindpinevust defineeritakse kahel viisil:

1) pindpinevus on jõud, mis mõjub vedeliku eralduskontuuri pikkusühikule selles

suunas, milles vedeliku pind kahaneb.

2) Pindpinevus on töö, mida on vaja kulutada pinna suurendamiseks ühe pindalaühiku

võrra.

Matemaatiliselt on pinna vabaenergia ehk pindpinevus defineeritud Gibbsi vabaenergia

(GS) juurdekasvuna faasidevahelise pinna suurenemisel ühe pinnaühiku võrra.

Pinna vaba energia ehk pindpinevus tingimustel P,T = const:

12 =(G_s/S₁₂)_P,T

Pindkihi molekulid avaldavad survet faasi sisemuse osakestele ja pind püüab omandada

minimaalse võimaliku väärtuse. Vedelike puhul viib see tilga moodustumisele.

Resultaatlõud on suunatud vedeliku sisemusse. Tekib siserõhk, kuna vedeliku pind avaldab

rõhku oma sisemistele kihtidele. Suure eripinnaga süsteemides tuleb arvestada pinna

vabaenergia osa Gibbsi vabaenergias: GS = 12S12 milline on faaside eralduspinna S

vabaenergia osa. Pinna vabaenergia GS muutus püsival temperatuuril ja välisrõhul on:

dGS = 12dS12+ S12d12.

Dispergeeritud süsteemides on pinna vabaenergia GS suur ja seepärast on kolloidosakesed

ebastabiilsed. Süsteem püüdleb energia vähenemise poole. Protsess on iseeneslik kuna

dGS < 0. Loetleme siin kahte võimalust Gibbsi pinna vabaenergia vähendamiseks.

1. Pinna vähendamine (dS < 0). Kolloidsüsteemidel on kalduvus väikeste osakeste

liitumisele suuremateks agregaatideks, mis viib süsteemi eripinna ja selle kaudu ka

Gibbsi vaba energia kahanemisele. Seda nimetatakse agregateerumiseks ja see on

isevooluline protsess.

2. Pindpinevuse vähendamine (d< 0) pindpinevust vähendavate madala

pindpinevusega aine kogunemisega faaside piirpinnale. Seda nimetatakse

adsorptsiooniks.

Aineid, millised adsorbeeruvad ja millised vähendavad pindpinevust , nimetatakse

pindaktiivseteks aineteks.

Pindliig: (n_i^S-n_i^V)/S või (n_i^S-n_i^V)/m

n_i^S- moolide arv pinnakihis

n_i^V-moolide arv faasi sisemuses.

10. Adsorptsioon

adsorptsioon on süsteemi üksikute komponentide kontsentreerumine

faaside eralduspinnale. Pindkihti läheb see komponent, milline vähendab kõige tugevamini

pindpinevust faaside eralduspinnal. Ainet, mis koguneb pinnakihti, nimetatakse adsorbaadiks.

Ainet, mille pinnale koguneb adsorbaat, nimetatakse adsorbendiks.

11. Pindpinevuse määramise meetodid

1. Kapillaarse tõusu meetod- Kapillaarse tõusu põhjustab pindpinevusjõud Fd. See on pindpinevuse määramise kõige täpsem meetod.

2. Stalagmomeetriline meetod-Loetakse kindlast ruumalast tekkinud tilkade arvu

3. Mulli suurima rõhu meetod- Siin mõõdetaks rõhku, mida on vaja rakendada, et suruda läbi kapillaari ava ühe vedeliku sisse teise vedeliku tilk või gaasimullike.

12. Gibbsi adsorptsioonivõrrandi tuletamine

Vt vihik

13. Adsorptsiooni isotermid: Henry, Langmuiri ja Freundlichi isotermid

Vt vihik

14. Langmuiri adsorptsiooni isotermi tuletamine. Langmuiri adsorptsiooni

isotermi määramine pindaktiivse aine vesilahuse ja õhu piirpinnal

vt vihik

15. Freundlichi adsorptsiooni isotermi määramine pindaktiivse tahke adsorbendi

ja orgaanilise happe vesilahuse piirpinnal.

16. Kapillaarkondensatsioon

See nähtus esineb poorsete adsorbentide korral. Zigmondi leidis 1911.a., et kui vedelik märgab kapillaari seina, kondenseeruvad aurud madalamal rõhul, kui siledal pinnal. Asetades peenesse kapillaari raadiusega r vedelikku, tekib nõgus menisk. Nõgusal pinnal toimub pindkihi molekul suurema arvu naabermolekulidega kui kumeral pinnal. Seetõttu on vedeliku molekulil nõgusalt pinnalt raskem aurufaasi minna kui kumeralt meniskilt. Pindpinevuse määramise juures leidsime, et veesamba kõrgus kapillaartorus on h= 2/rgSamuti teame eelnevast Laplace võrrandist ln = . Asendades ln = . , siis

RT ln V/r. Näeme, et vedelikumeniski kohal olev aururõhk kapillaaris sõltub kapillaari raadiusest ja pindpinevusest. Nõgusa pinna korral on tasakaaluline aururõhk madalam kui siledal või kumeral pinnal. Küllastunud aur kondenseerub peenikestes kapillaarides vedelikuks juhul, kui vedelik märgab kapillaari seinu, kuna kapillaaris on meniski kohal aururõhk p0-st madalam kui tasasel pinnal (ph < p0). Seda nähtust nimetatakse kapillaarkondensatsiooniks. Mittemärgava vedeliku korral kondenseeruvad aurud meniski kohal tasase pinnaga võrreldes kõrgemal rõhul (ph > p0) ning gaasi adsorptsioon (kondensatsioon) toimub eelistatult tasasele pinnale. Kui suletud süsteemis esinevad koos suured ja väikesed tilgad, siis kõrgema aururõhuga väiksemad tilgad destilleeruvad aurufaasi kaudu ümber suurtesse tilkadesse kuna viimaste kohal on tasakaalurõhk madalam.