Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
khimia_pr.doc
Скачиваний:
85
Добавлен:
15.04.2015
Размер:
451.58 Кб
Скачать

8.5 Удельная и суммарная поверхностьраздела фаз

Дисперсные системы характеризуются степенью дисперсности D, которая рассчитывается как D = 1/ r, где r – выбранный размер частицы: диаметр, если частица сферической формы, длина ребра – если частица кубической формы. Чем меньше степень дисперсности, тем больше частиц можно получить из единицы массы или объема дисперсной фазы, тем больше будет суммарная площадь раздела фаз.

Sуд. –удельная поверхность, площадь раздела фаз, приходящаяся на единицу массы или объема дисперсной фазы. Sсум - - суммарная поверхность всех частиц в дисперсной среде.

Рассмотрим пример: Рассчитаем удельную и суммарную площадь раздела частиц, которые получили дроблением твердого вещества массой 1 на частицы кубической формы с длиной ребра (l) 10-4 см и 10-6 см. Плотность твердого вещества равна 5 г/см3.

1.Рассчитаем объем одной частицы: V1 = l3 = (10-4 )3 = 10-12 см3 ; V2 = l3 = (10-6 )3 = 10-18 см3

2. Рассчитаем объем 1 г твердого вещества: Vтв = 1/ 5 = 0,2 см3.

3.Рассчитаем поверхность одной частицы: S1 = 6 l2 = 6 (10-4)2 = 6 10-8 см2; S2 = 6 l2 = 6 (10-6)2 = 6 10-12 см2

4.Рассчитаем число частиц, полученное из 0,2 см3 твердого вещества:

N1 = 0,2 / 10-12 = 2 1011. N2 = 0,2 / 10-18 = 2 1017

5. Рассчитаем сумарную поверхность всех частиц дисперсной фазы:

Sсум1 = 6 10-8 см2 * 2 1011 = 12 103 см2 = 1,2 м2; Sсум2 = 6 10-12 см2 * 2 1017 = 12 105 см2 = 120 м2.

6. Рассчитаем удельную поверхность частиц: Sуд.1 = S / V = 6 10-8 см2 / 10-12 = 6/ 10-4

Sуд.2 = S / V = 6 10-12 см2 / 10-18 = 6/ 10-4 см-1.

Очевидно, что для частиц кубической формы Sуд.2 = 6/ l , где l – длина ребра.

8.6 Адсорбция

Частицы дисперсной фазы характеризуются большой удельной поверхностью, поэтому обладают избыточной поверхностной энергией (Fпов). Эта энергия возникает из-за нескомпенсированности молекулярных сил сцепления поверхностного слоя частиц. Fпов. = σ S, где σ – удельная поверхностная энергия, S – поверхность раздела фаз. Уменьшение поверхностной энергии дисперсных частиц происходит за счет процесса адсорбции. Адсорбция – самопроизвольный процесс поглощения вещества из объема дисперсионной среды поверхностным слоем частиц дисперсной фазы. Адсорбент – вещества, на поверхности которых происходит адсорбция, тогда адсорбаты – газы, молекулы, ионы, которые адсорбируются (поглащаются) на поверхности адсорбента

Физическая адсорбция – молекулы адсорбата удерживаются поверхностью адсорбента слабыми силами межмолекулярного притяжения. Процесс равновесный и при постоянной температуре устанавливается равновесие: адсорбция ↔ десорбция

Химосорбция - химическое взаимодействие частиц поглащаемого вещества с поверхностью адсорбента. Процесс чаще всего необратимый.

8.6 Строение коллоидной частицы (золя)

Если частицы дисперсной фазы распределены в водных растворах электролитов, то на их поверхности адсорбируются ионы, преимущественно одного знака, В результате адсорбции ионов на частице образуется двойной электрический слой. Ионы противоположного знака притягиваются к поверхности электростатическими силами. В результате такого взаимодействия образуется мицелла золя. Мицелла- комплекс, образованный твердой частицой дисперсной фазы с окружающим его двойным электрическим слоем. Рассмотрим строение коллоидной частицы – мицеллы золя AgI.

Реакция получения золя: AgNO3 + KI = AgI↓ + NaNO3/

1-й случай. В растворе избыток NaI.

{(AgI)m nI- (n-x) K+ }- K+

2-й случай. В растворе избыток AgNO3.

{(AgI)m nAg+ (n-x) I- }+ I-.

ядро

гранула

мицелла.

ЗАДАЧИ

  1. Составьте формулу мицеллы золя сульфата кадмия, который получили смешением 0,002М раствора хлорида калия и 0,002М раствора нитрата кадмия.Укажите, к какому электроду в электрическом поле будет двигаться гранула золя.

  2. Золь сульфида никеля (2) получили смешением растворов хлорида никеля и сульфида натрия. Напишите формулу мицеллы золя, зная, что в электрическом поле гранула движется к катоду. Какое вещество взято в избытке?

  3. Золь хлорида серебра получили смешением 0,0005М раствора хлорида натрия и 0,0004 М раствора нитрата серебра. Напишите формулу мицеллы золя, и укажите, к какому электроду в электрическом поле движется гранула золя.

  4. Рассчитайте суммарную поверхность шаровидных частиц диаметров 0,00002 см, которые получили распылением 2 мл воды.

  5. Рассчитайте суммарную поверхность кубических частиц с длиной ребра 0,00005 см, которые получили дроблением 5 г твердого вещества, плотность которого 10,5 г/см3 распылением.

  6. Рассчитайте, во сколько раз суммарная поверхность кубических частиц с длиной ребра 0,00005 см отличается от суммарной поверхности шаровидных частиц, диаметр которых 0,00005 см. Частицы получили дроблением 5 г твердого вещества, плотность которого 8,5 г/см3.

  7. Составьте формулу мицеллы золя, который получается при смешении растворов хлорида железа (3) и гидроксида натрия, если в электрическом поле гранула движется к катоду. Укажите, какое вещество взято в избытке.

32

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]