3. Поверхностная проводимость

В узких капиллярах и особенно в капиллярных системах наблюдается явление п о-в е р х н о с т н о и п р о в .о д и м о с т и. Оно заключается в том, что раствор электролита в .капилляре или мембране обладает большей удельной электропроводностью, чем раствор в объеме. Поверхностная проводимость, отнесенная к 1 см2 поверхностного слоя, называется удельной поверхностной проводимостью Ks. Она не зависит от величины поверхности и, следовательно, от радиуса капилляра, иначе говоря, не зависит от дисперсности системы и концентрации раствора. Таким образом, Ks характеризует ионную природу поверхности раздела.

Билет № 11

1. Адсорбция на поверхности твердых тел. Теплоты адсорбции и смачивания

2. Методы определения размеров частиц

Свойства коллоидных систем являются функцией не только степени раздробленности (дисперсности) измельченной (дисперсной) фазы, но и ее распределения по размерам частиц.

Ситовый анализ заключается в просеивании пробы исследуемого порошка (пигмента) через набор сит, представляющих собой вкладывающиеся друг в друга обечайки с днищем из сетки. Сетки обычно изготавливают из проволоки, толщина которой, точность размера ячеек и их число регламентируются стандартом. Каждая последующая сетка отличается от предыдущей размером ячейки в 2^1/2 раза. Размер отверстий равен длине стороны светлого квадрата при освещении сетки параллельными лучами света. В иностранной практике используют такой показатель, как количество отверстий на квадратный дюйм. Наименьший размер отверстия составляет 4·10^-6 м. Эти сетки имеют много отверстий неправильной формы, так как изготовление тканых сеток с ячейками такого размера крайне трудно осуществить. Отклонения в форме ячеек приводят к искажению результатов ситового анализа.

Микроскопическое определение гранулометрического состава порошков и капель эмульсии представляет собой один из наиболее традиционных методов анализа. Метод с использованием оптического микроскопа ограничен размером частиц 5·10^-7 м в связи с тем, что меньшие частицы уже не отражают свет. Электронный микроскоп применяют для частиц размером 10^-9-10^-5 м. Более крупные частицы измеряют с помощью оптического микроскопа. Обычно для проведения микроанализа пробу исследуемого порошка диспергируют в хорошо смачивающей жидкости с добавками ПАВ. Диспергированный таким образом порошок помещают на предметное стекло и измеряют размеры частиц с помощью окулярной сетки или шкалы. Обычно измеряют все частицы, находящиеся в поле зрения. Число измеренных частиц определяется заданной точностью анализа. Очевидно, что чем больше охарактеризовано частиц, тем точнее результат. Результаты подсчета числа частиц и определения их размера выражают в виде некоторой средней величины, в качестве которой наиболее часто используют средний арифметический диаметр частиц или капель эмульсии 

, (2.2.1) где d_i– средний диаметр чаcтиц в интервале числа частиц n_i; S n – общее число подсчитанных частиц; средний квадратичный (средний по поверхности) размер частиц , (2.2.2)

средний кубичный (средний по объему или массе) размер частиц . (2.2.3)

Для наиболее полной характеристики дисперсных систем используют распределение частиц по размерам в дифференциальной или интегральной формах. Для этого переходят от числа частиц каждой формы к их массе. Если частицы имеют правильную сферическую форму, то для массы всех частиц фракции   (от d₁ до d₂, где d₁ – наименьший диаметр внутри фракции, d₂ – наибольший), можем записать , (2.2.4) где r – плотность вещества частиц; f(d) = dN/dx – функция распределения числа частиц по размерам.

Полагая, что в узком интервале размеров частиц распределение равномерное, т.е. . (2.2.5)

где n – число частиц в интервале размеров d₁< d < d₂, можем рассчитать массу всех частиц в этом узком интервале

. (2.2.6)

Общая масса всех частиц в исследуемом образце в интервале размеров от d_min до d_max составит . (2.2.7)

После расчета масс каждой фракции результаты выражают в виде таблиц или графиков . (2.2.8)

Седиментационный анализ - один из наиболее широко применяемых непрямых методов определения размера частиц и их распределения по размерам. Седиментационный анализ основан на зависимости скорости осаждения однородных частиц от их размеров. Грубодисперсные системыизучают методом седиментации в гравитационном поле, а тонкодисперсные и коллоидно-дисперсные - методом седиментации в центрифуге и вультрацентрифуге.

Под действием силы Р частицы приходят в равномерно ускоренное движение. Но так как, кроме силы тяжести, на них действует сила сопротивления среды, направленная противоположно и возрастающая пропорционально скорости, то очень скоро сила сопротивления среды уравновешивает силу тяжести, благодаря этому далее движение идет равномерно со скоростью U. Если экспериментально определить скорость седиментации, то можно рассчитать радиус частиц; так как при стационарном режиме осаждения F = P. Поэтому , (2.2.16) откуда  или  , (2.2.17) следовательно . 

Весовой метод Схема установки для определения скорости седиментации по накоплению осадка с использованием торсионных весов приведена на рис. 2.8.

Коромысло торсионных весов заканчивается крючком 6, на который подвешивается чашечка. При опущенном арретире 1 и нагруженном крючке стрелка 2 на шкале отклоняется от риски 3 влево. Поворотом рычага 4 вправо стрелку 2 заставляют передвигаться направо до тех пор, пока она не остановится против риски 3. Нагрузка в миллиграммах определяется по шкале показанием стрелки 5. Для более точного наблюдения обе стрелки выполнены в виде рамки. Глаз наблюдателя должен быть расположен так, чтобы части контура рамки сливались в одну линию, а при уравновешивании весов сливались с чертой.

Установка для седиментации содержит также стеклянный цилиндр 7, в котором ведут седиментацию, чашечку из легкого материала 8, подвешенную на тонком стеклянном стрежне, на которой накапливается взвешиваемый осадок, и мешалку для перемешивания суспензии. Чашечка помещается в цилиндр с жидкостью и закрепляется на крючке коромысла. При этом расстояние от дна цилиндра до дна чашечки должно быть 1,5-2 см, от дна чашечки до поверхности жидкости в цилиндре - 10-12 см и расстояние от поверхности жидкости до краев цилиндра - 4-5 см. Перемешиваниесуспензии проводят при вертикальном обратно-поступательном движении мешалки.

Рис. 2.8. Схема установки с торсионными весами для изучения седиментации