21.Седиментация в дисперсных системах.
Седиментацией
(от лат. sedimentum – осадок) называют процесс
оседания частиц дисперсной фазы в жидкой
или газообразной среде под действием
силы тяжести. Скорость оседания частиц
подчиняется закону Стокса:
p и p0-плотность частиц и среды;
η-вязкость
среды
На каждую частицу дисперсной фазы действует 3 силы:
1. Сила тяжести Fт.
2. Архимедова сила FA.
3. Сила трения Fтр.
Сила
седиментации будет результирующей
между первой и второй силой
Результирующая
сила, действующая на частицу:
=
-
=V(p-p0)g-BU
B – коэффициент трения; U – скорость
седиментации.
при
равновесии Fсед = Fтр
Способность
к седиментации принято выражать через
константу седиментации S,
которая определяется скоростью
седиментации:
=
За
единицу измерения S принят сведберг
(сб), равный 1013 с.
Часто
для характеристики процесса седиментации
используют удельный поток седиментации
Iсед. Удельный поток седиментации – это
число частиц, оседающих в единицу времени
через сечение единичной площади,
нормальное к направлению седиментации.
Размерность: [iсед] = част/см2 * с. Из
определения iсед следует: iсед = Uсед * v,
где v – частичная концентрация частиц
в дисперсной системе.
=
-в случае сферических частиц удельный
поток прямо пропорционален квадрату
радиуса и обратно пропорционален
вязкости среды.
22.Мицеллобразование. Формулы мицелл золя.
Мицеллы
– это наноразмерные относительно
устойчивые агрегаты из молекул
поверхностно-активных веществ (ПАВ),
которые самопроизвольно образуются в
растворах ПАВ. Мицеллообразование,
самопроизвольная ассоциация молекул
ПАВ в растворе. В результате в системе
ПАВ-растворитель возникают мицеллы-ассоциаты
характерного строения.В так называемых
прямых мицеллах ядро образовано
гидрофобными радикалами, а гидрофильные
группы ориентированы наружу. Число
молекул ПАВ, образующих мицеллу, называют
числом агрегации; по аналогии с молярной
массой мицеллы характеризуются и так
называемой мицеллярной массой. Обычно
числа агрегации составляют 50-100,
мицеллярные массы равны
-
.
Образующиеся при мицеллообразовании
мицеллы полидисперсные и характеризуются
распределением по размерам (или числам
агрегации).Мицеллообразование происходит
в определенном для каждого ПАВ интервале
температур, важнейшими характеристиками
которого являются точка Крафта и точка
помутнения. Точка Крафта - нижний
температурный предел мицеллообразования
ионогенных ПАВ, обычно она равна 283-293
К; при температурах ниже точки Крафта
растворимость ПАВ недостаточна для
образования мицелл. Точка помутнения
- верхний температурный предел
мицеллообразования неионогенных ПАВ,
обычные ее значения 323-333 К; при более
высоких температурах система
ПАВ-растворитель теряет устойчивость
и расслаивается на две макрофазы. Мицеллы
ионогенных ПАВ при высоких температурах
(388-503 К) распадаются на более мелкие
ассоциаты-димеры и тримеры (так называемая
демицеллизация).
Пример 2. Золь ферроцианида меди был получен при действии на соль CuSO4 избытком раствора ферроцианида калия. Написать формулу мицеллы золя, указать заряд образующейся гранулы.
Решение. Для написания формулы мицеллы необходимо определить: состав коллоидной частицы (ядро, потенциалопределяющие ионы, противоионы) и диффузный слой.
Записываем реакцию образования золя ферроцианида меди:
– в полном виде:2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] = Cu2[Fe(CN)6] + 2K2SO4;
– в сокращенном виде:2Cu2+ + [Fe(CN)6]4- = Cu2[Fe(CN)6] .
1. Ядро гранулы образуют молекулы трудно растворимого соединения: m[Cu2[Fe(CN)6]].
2. Состав адсорбционного слоя. Потенциалопределяющими ионами служат ионы [Fe(CN)6]4-, так как K4[Fe(CN)6] взят в избытке.
3. Состав гранулы: {m [Cu2[Fe(CN)6]] n [Fe(CN)6]4- (4n-x) K+}x-
4. Строение мицеллы. Мицелла электронейтральна. Следовательно, в диффузном слое вблизи коллоидной частицы удерживается остаток противоинов х ионов К+:
