7. Вплив дисперсності на розчинність твердих тіл

Додаткова зміна енергії Гіббса пов’язана з дисперсністю дорівнює:

, ( 3.0)

де x - розчинність дрібних частинок

x_∞- розчинність крупної фази.

( 3.0)

Із зменшенням радіуса частинок , зростає їх розчинність.

Якщо частинку неправильної форми занурити у насичений розчин, то ділянки з додатною кривизною будуть розчинятися, з від`ємною – нарощуватися. У результаті частинка набуде форми, що відповідає рівноважному стану.

Приклад 3.10

Обчисліть міжфазний натяг в системі CaF₂ – вода, якщо розчинність частинок CaF₂ діаметром 0,3 мкм перевищує розчинність крупних кристалів на 18%(мас) при температурі 293 К. Густина CaF₂ 2,5 г/см³.

V_M = M/

(8,314∙293∙0,3∙10^-6∙2,5∙10³∙ln(1,18))/(2∙78,08∙10^-3) = 1,94 Дж/м²

8. Вплив дисперсності на рівновагу хімічних реакцій

Ступінь дисперсності впливає і на рівновагу в хімічних реакціях:

( 3.0)

G^o – додаткова реакційна здатність.

К - константа рівноваги для подрібнених частинок.

К_∞- константа рівноваги для крупних частинок.

Зі збільшенням дисперсності збільшується активність компонентів.

Наприклад для реакції

CaCO₃ = CaO + CO₂

зі зростанням подрібненості СаСО₃, рівновага в реакції зсувається вправо, а збільшення дисперсностіСаОприводить до зсуву рівноваги в реакції вліво.

Контрольні питання:

1. Якими параметрами характеризується ступінь подрібнення речовини і який зв’язок між цими параметрами?

2. Дайте означення поняття “питома поверхня”. В яких одиницях вона вимірюється і як пов’язана з дисперсністю?

3. Як впливає кривизна поверхні і природа рідини на її внутрішній тиск?

4. Що відбудеться з двома мильними бульбашками різних розмірів, якщо їх з’єднати трубочкою?

5. Яке рівняння слід використати для визначення тиску в сферичній дощовій краплині? Порівняйте цей тиск з тиском в об’ємі води.

6. Якими причинами зумовлено підняття (опускання) рідини в капілярах?

7. Чому в капілярах пара конденсується при більш низькому тиску, ніж на пласкій поверхні?

8. Як залежить температура агрегатного перетворення від дисперсності конденсованої фази?

9. Наведіть та проаналізуйте рівняння залежності тиску насиченої пари рідини від ступеня викривлення її поверхні.

10. Як впливає дисперсність речовини на розчинність та реакційну здатність речовин?

11. Що буде відбуватися з твердими частинками неправильної форми в ненасиченому розчині?

З якою метою землероби в посуху подрібнюють верхній шар ґрунту?

4. Адсорбційні рівноваги.

1. Основні поняття та визначення.

Адсорбція - це самочинний нерівноважний процес перерозподілу компонентів системи між поверхневим шаром та об’ємною фазою. При цьому відбувається концентрування (накопичення) газу чи розчиненої речовини на межі розподілу фаз. Речовина, що адсорбується, називається адсорбатом, а рідина чи тверде тіло, що адсорбує їх -адсорбентом.

Адсорбцію не слід плутати з поняттям «абсорбція», що відповідає процесу поглинання речовини в об’ємі другої речовини.

Внаслідок теплового руху одночасно з адсорбцією відбувається зворотній процес - десорбція.

Кількісно адсорбція може бути виражена:

1.Адсорбція«А»- це кількість адсорбату віднесеного до одиниці маси адсорбенту, [моль/кг], або до одиниці площі поверхні адсорбенту [моль/м²].

2.Адсорбція за Гіббсом«Г»,- це різниця між кількістю молів адсорбату в поверхневому шарі (n_S) та кількістю його молів в шарі об’єму розчину такої ж товщини (n_V), віднесена до одиниці площі міжфазної поверхні [моль/м²].

Г = (n_S – n_V)/S ( 4.0)

Якщо концентрація адсорбату в поверхневому шарі більша за об’ємну, адсорбцію Гвважають додатною, а якщо навпаки - від’ємною.

Залежності величини адсорбції від рівноважного тиску (або концентрації) адсорбату при сталій температурі: a=f(p) та a=f(c)називають ізотермами адсорбції.