vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

углеводородного сырья, а также разные типы нефтепродуктов - от моторных топлив до коксов. Такой подход, основанный на рассмотрении дисперсной структуры различных НДС, позволяет оптимизировать без существенных материальных затрат те технологические процессы добычи, транспортировки и переработки нефти, а также свойства нефтепродуктов, которые не удавалось интенсифицировать другими способами.

Однако если нефть и газ рассматривать как важное промышленное сырье, неизбежно встают вопросы их переработки, часто очень глубокой. Поэтому при рассмотрении свойств нефти неизбежно привлечение как данных, касающихся переработки нефти, так и вопросов аналитической химии нефти. Многие аналитические методы опираются на реакции, ведущие к познанию нефти как сложной смеси, прежде всего углеводородов, характеризующих нефть в целом. Поэтому в данном учебном пособии рассматриваются как свойства нефтей и газов в целом, так и свойства отдельных их компонентов и веществ, образующихся в ходе нефтепереработки, и присутствие которых может обнаруживаться в нефтепродуктах.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Большинство веществ и материалов, возникающих естественным или создаваемых искусственным путем, находятся в раздробленном (дисперсном) состоянии. Подобное состояние характерно для грунтов и почв, полезных ископаемых, горных пород, атмосферы и атмосферных осадков, природной воды и нефти и т.д. Особые свойства веществ и материалов, обусловленные их раздробленностью изучает

4

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

коллоидная химия – наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях.

Поверхностные явления – это совокупность явлений, связанных с физическими особенностями границ раздела (поверхностных слоев) между соприкасающимися фазами. Поверхностные явления обусловлены тем, что молекулы и атомы в поверхностных слоях образуют особую структуру, а вещество принимает особое состояние, отличающееся по свойствам от его состояния в объемах этих фаз. Таким образом, коллоидное состояние – состояние вещества в поверхностных слоях, характеризуемое особыми свойствами. Коллоидное состояние проявляется тем сильнее, чем больше дисперсность вещества.

Дисперсные системы – это наиболее часто встречающиеся в природе сложные объекты коллоидной химии, в которых проявляется все многообразие поверхностных явлений. Дисперсные системы – гетерогенные системы, в которых одна из фаз находится в дисперсном (раздробленном состоянии). Всякая дисперсная система состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Дисперсная фаза

(раздробленная часть дисперсной системы)

Дисперсная система

Дисперсионная среда

(непрерывная часть дисперсной системы)

5

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

1.2. ПРИЗНАКИ ОБЪЕКТОВ КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ

Для объектов коллоидной химии характерны два основных признака, сформулированных одним из основоположников отечественной коллоидной химии Н.П. Песковым: гетерогенность и дисперсность.

Гетерогенность (многофазность) указывает на наличие межфазной поверхности и поверхностного слоя. Количественной характеристикой гетерогенности является величина поверхностного натяжения (удельной поверхностной энергии) на границе раздела фаз. Чем сильнее выражена гетерогенность и чем сильнее по природе отличаются соприкасающиеся фазы, тем больше поверхностное натяжение.

Дисперсность (раздробленность) определяется размерами и геометрией частиц. Частицы могут быть сферическими, цилиндрическими, кубическими, а чаще всего имеют неправильную форму.

Дисперсность системы определяется:

1)формой частиц;

2)их распределением по размеру. Мерой дисперсности может служить:

Поперечный размер частиц (а) – диаметр для сферических частиц (d) и длина ребра для кубических частиц (l).

Дисперсность (D) – величина, обратная поперечному размеру частицы: D=1/a.

Удельная поверхность (Sуд) – межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема или массы дисперсной фазы:

6

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

уд = ∑ д.ф

∑ д.ф

уд =или∑ дд.ф.ф

Таким образом, удельная поверхность прямо пропорциональна дисперсности D, и обратно пропорциональна поперечному размеру частицы а.

При увеличении дисперсности, то есть при уменьшении размера частиц вещества, его удельная поверхность резко возрастает (рис. 1)

По величине удельной поверхности коллоидные системы занимают особое положение среди дисперсных систем. Это наглядно показано на диаграмме, изображающей резкое увеличение удельной поверхности при уменьшении размеров частиц до коллоидных размеров.

В связи с резким увеличением удельной поверхности высокодисперсные системы обладают рядом специфических особенностей.

7