Аерозолі

Аерозолі - це дисперсні системи, в яких дисперсна фаза знаходиться в твердову або рідкому стані, а дисперсійне середовище - газоподібне (повітря). Розміри частинок дисперсної фази аерозолів становлять 10'⁵-10'² см. Аерозолі класифікують за агрегатним станом дисперсної фази. Аерозолі з рідкою дисперсною фазою називають туманами, а з твердою — димами. Коли розміри частинок твердої дисперсної фази більші за розміри частинок дисперсної фази диму, то така система називається пилом.

Як і всі дисперсні системи, аерозолі можуть бути отримані конденсаційним і диспергаційним методами.

Аерозолі мають велике практичне значення в сільському господарстві, промисловості, медицині. Наприклад, для захисту рослин від шкідників використовують хімічні препарати в аерозольному стані, в промисловості - паливо спалюють в аерозольному вигляді, в медицині - лікарські препарати вводяться в біологічні тканини також в аерозольному стані.

Порошки

Порошки - це дисперсні системи, розмір частинок дисперсної фази в яких перевищує розміри частинок пилу. Типовими прикладами порошків є мука, пудра, цемент. Порошки характеризуються дисперсністю. Для визначення дисперсності використовують ситовий аналіз.

Характерною властивістю порошків є їх здатність переходити у псевдорідкий стан. Якщо через порошок, який знаходиться в посудині з пористим дном, пропускати повітря, то за певної швидкості руху повітря порошок перетворюється у киплячу рідину. Ця властивість порошків використовується для їх транспортування по нахилених площинах (жолобах).

Приклади розв’язку задач.

1. Визначте, до якого електроду повинні рухатися частинки золю, що одержують згідно наведеної реакції при надлишку :

Розв’язок: Потенціалвизначаючими іонами у даному випадку можуть бути іони , тому що до складу агрегату входять іони сірки. До складу адсорбційного шару можуть входити іони . Іони утворюють дифузний шар . Таким чином, схема будови міцели буде наступна:

Частинка матиме від’ємний заряд і буде рухатися у електричному полі до аноду.

2. Золь йодиду срібла , який одержують згідно реакції :

в умовах надлишку , коагулюють розчинами сульфату калію і ацетату кальцію. Коагулююча дія якого електроліту сильніша?

Розв’язок: Будова міцели золю в умовах надлишку , (згідно умові задачі) така:

Згідно з правилом Шульца-Гарді коагулюючим іоном для такої міцели буде катіон. Заряд буде більшим за заряд і згідно з правилом Шульца-Гарді коагулююча дія буде сильнішою.

3. Для одержання золю хлориду срібла змішали розчину хлориду калію з розчином нітрату срібла. Написати формулу міцели одержаного золю.

Розв’язок: Знайдемо число мг – екв.

Визначимо число мг – екв.

Таким чином, в розчині буде надлишок .Тоді міцела золю хлориду срібла матиме таку будову:

Частинка золю у цьому випадку буде заряджена додатньо.

4. У три колби було налито 100 см³ золю . Для коагуляції золю у першу колбу необхідно додати 10,5 см³ , в другу 62,5 см² 0,01 Н Na₂SO₄, в третю – 37,0 см³ 0,001 Н Na₃PO₄ . Розрахуйте поріг коагуляції кожного електроліту і знак заряду золю.

Розв’язок: Визначимо кількість мг – екв у 10.5 см³ розчину калію: . Загальний об’єм розчину (золь + електроліт) становить 100+10,5=110,5 см³

Розрахуємо поріг коагуляції (мг – екв) для :

Розрахуємо поріг коагуляції для електроліту Na₂SO₄:

Розрахуємо поріг коагуляції для електроліту Na₃PO₄:

Всі електроліти мають катіони одного заряду ,а аніони – різного. Чим вищий заряд іону, тим менше поріг коагуляції. Найбільшу коагулюючу властивість має іон . Таким чином, золь має додатній заряд .

Відповідь: 95; 3,8; 0,27 мг-екв/л.

5. Знайдіть зміну загального числа частинок сажі (n) при коагуляції під дією ультразвуку в наступних інтервалах часу , хвил.: . До коагуляції в повітря містилося частинок. Константі Смолуховського .

Розв’язок: Розраховуємо зміну загального числа частинок сажі при коагуляції по формулі :

Через 10 хвилин загальне число частинок сажі становитиме:

Через 100 хвилин загальне число частинок сажі становитиме:

Відповідь: ;

6. Знайдіть радіус частинок золю йодиду срібла використовуючи такі дані: коефіцієнт дифузії дорівнює , в’язкість середовища , температура , стала Больцмана .

Розв’язок: Розраховуємо радіус частинок золю по формулі

Відповідь: м.

7. Знайдіть дзета-потенціал на кордоні кварцове скло – водний розчин . Процес електроосмосу характеризується такими даними: сила току , час переносу розчину складає , питома електропровідність середовища , в’язкість середовища , діелектрична проникливість становить , діелектрична стала .

Розв’язок: Для розрахунку значення дзета – потенціалу використовуємо рівняння для визначення швидкості електроосмосу:

,

звідси:

.

Відповідь: В.

8. Знайдіть потенціал для суспензії кварцу у воді. При електрофорезі частинки переміщаються до аноду; зміщення кордону склало за ; градієнт напруги зовнішнього поля ; діелектрична стала середовища , діелектрична проникливість середовища , в’язкість середовища .

Розв’язок: Для розрахунку значення потенціалу використовуємо рівняння для визначення швидкості електрофорезу :

,

звідси:

.

Відповідь: В.