Дисперсные системы в природе и технике

Дисперсные системы в природе и технике [c.308]

В природе и технике широко распространены дисперсные системы. Это такие системы, компоненты которых равномерно распределены друг в друге. [c.142]

Дисперсные системы чрезвычайно широко распространены в природе, технике и используются в различных технологических процессах. Подавляющее большинство окружающих нас материалов относится к дисперсным системам почва, древесина, атмосфера, природная вода, большинство пищевых продуктов, резина, краски и т. д. [c.5]

В природе и технике часто встречаются дисперсные системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества. [c.216]

Практически всегда в природе и технике приходится иметь дело с реальными телами, которые представляют собой типичные дисперсные системы, Они являются предметом изучения и материалом для переработки в различных технологических процессах, особенно в процессах химической технологии (диспергирование, кристаллизация, формование, течение и т. д.). [c.3]

Дисперсные системы широко распространены в природе и нашли применение в различных областях техники. Они образуются газовыми пузырьками, жидкими каплями и твердыми частицами, распределенными в твердой, жидкой и газообразной средах. [c.7]

В природе происходит непрерывный процесс разрушения горных пород, приводящий в ряде случаев к образованию дисперсной системы таким путем в результате выветривания полевых шпатов образовалась повсеместно распространенная глина, В технике методом диспергирования пользуются для получения тонкодисперсных порошков серы, идущей на приготовление лекарств, а также для борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйственных растений минеральных красок графита, применяемого против образования накипи в паровых котлах, и т. д. Для приготовления высокодисперсных порошков технике применяются специальные машины, так называемые коллоидные мельницы. [c.168]

Несмотря на то, что аэрозоли широко распространены в природе и непрерывно образуются в результате человеческой деятельности, научное их исследование началось сравнительно недавно. Во второй половине XIX века несколько крупных физиков и математиков, заинтересовавшихся специфическими свойствами аэродисперсных систем, занялись их изучением. Вывод Стоксом формулы для сопротивления вязкой среды движению частиц, качественное исследование рассеяния света дисперсными системами, предпринятое Тиндалем, и количественное исследование того же явления, принадлежащее Релею, изучение атмосферных ядер конденсации Айткеном — примеры исследований, послуживших фундаментом для дальнейшего развития физики аэрозолей. Однако в начале XX века работа в этом направлении замедлилась в Связи с возникновением новой физики и, может быть, прекратилась бы совсем, если бы не интерес к аэрозолям, появившийся у работников в других отраслях науки и техники. Нужды промышленности, медицины (профилактики и терапии),сельского хозяйства и метеорологии настоятельно требовали изучения различных аспектов аэродисперсных систем. Во время первой и, особенно, второй мировой войны были предприняты обширные исследования химии и физики аэрозолей, в особенности дымовых завес в результате, за сравнительно короткий срок в этой области были достигнуты большие успехи. [c.14]

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ — раздел физической химии, в к-ром рассматриваются процессы образования и разрушения дисперсных систем, а также их характерные свойства, связанные в основном с поверхностными явлениями на границах раздела фаз в этих системах. Термин К. X. связан с тем, что по традиции коллоидами называют наиболее высокодисперсные системы с предельно развитой поверхностью раздела фаз (коллоидные системы). В современном ее значении К. X. является физико-химией дисперсных систем и поверхностных явлений. Особое значение К. X. онределяется тем, что 1) Природные тела — горные породы, организмы растений и животных, а также строительные, конструкционные и др. мате-риа.ды техники — являются обычно высокодисперсными, что и определяет многие их особенности, напр, высокую прочность. 2) Основой многих технологич. процессов и важнейших процессов в природе служат образование и разрушение дисперсных систем сус-пензий, эмульсий, пен, туманов, дымов и пр.) и связанные с ними процессы диспергирования и конденса-циотпшго образования новой фазы, процессы адсорбции, коалесценции, коагуляции и образования нро-ст1)аиственных структур, определяющиеся взаимодействием дисперсных частиц — поверхностными явлениями на границе фаз в дисперсных системах. [c.322]

Рассмотренные в предыдущих двух главах процессы нарушения агрегативной устойчивости дисперсных систем приводят в одних случаях к их разделению на макрофазы, в других — к развитию в объеме системы пространственной сетки-структуры, т. е. к переходу свободнодисперсной системы в связнодисперсную, в которой силы сцепления в контактах между частицами достаточно велики, чтобы противостоять тепловому движению и внешним воздействиям. При этом наблюдается радикальное изменение свойств дисперсной системы она приобретает комплекс новых — структурно-механических (реологических) свойств, характеризующих сопротивление деформации и разделению на части, т. е. отвечающих ее способности служить материалом. Система приобретает механическую прочность — главное свойство всех твердых тел и материалов, определяющее их роль в природе и в технике. Закономерности структурообразования в дисперсных системах, механические свойства структурированных систем и получаемых на их основе разнообразных материалов, с особым вниманием к роли физико-химических явлений на границе раздела фаз, изучает обширный самостоятельный раздел коллоидной химии, названный физико-химической механикой. [c.306]

Из элементарных курсов общей химии и физики известно, что вследствие сильно развитой межфазной поверхности гетерогенные дисперсные системы обладают большим избытком свободной поверхностной энергии и, следовательно, являются в принципе неустойчивыми. Позднее мы еще обсудим этот вопрос и покажем, что данное утверждение, которое во многих случаях не вызывает возражений, не настолько правильно, чтобы его абсолютизировать. Возникает вопрос, в какой мере законно применение термодинамических зависимостей к фазовым равновесиям в подобных системах. Гетерогенная дисперсная система может приобретать за счет замедляющих кинетику факторов известную устойчивость, позволяющую ей существовать в дисперсном состоянии достаточно долгое время. В течение этого времени вследствие молекулярного переноса (например, благодаря диффузии) устанавливается такое распределение ее компонентов в объеме и около межфазной поверхности, которое практически соответствует равновесию. Очевидно, что возникающее при этом состояние можно анализировать на основе соответствующих термодинамических представлений. В дальнейшем при рассмотрении вопроса об устойчивости лиофобных коллоидов мы увидим, что такая устойчивость действительно существует и именно этим объясняется широкое распространение подобных систем в природе и технике. Если какая-либо жидкость диспергирована в газе или п другой жидкости, то состояние относительного равновесия, о котором мы говорили выше, придает частицам термодинамически устойчивую форму — форму с наименьшей поверхностью, которая в простейшем случае является сферической. Не будем приводить других аргументов в пользу приложимости термодинамики равновесных систем к дисперсным гетерогенным системам и перейдем к рассмотрению самой термодинамики гетерогенных систем. [c.75]

Способы получения эмульсий. В большинстве случаев эмульсии получают диспергированием. Тип эмульсии зависит от порядка смешения фаз, природы и способа введения эмульгатора, техники эмульгирования. Если желательно получить эмульсию М/В, то масляную фазу по частям добавляют к воде, причем эмульгатор растворяют перед смешением фаз либо в воде, либо в масляной фазе. Системы В/М непосредственно образуются при добавлении воды в масляный раствор эмульгатора. Эти условия выполняются только при введении небольших количеств дисперсной фазы. В противном случае может произойти обраш,ение фаз, т. е. дисперсная фаза станет дисперсионной средой. [c.178]

Существенную роль в химии, природе и технике играют дисперсные системы и связанные с ними явления. Дисперсной системой называ.ют двух- или многофазную гетерогенную систему с сильно развитой поверхностью между фазами, одна из которых представляет собой дисперсионную среду, а другая (меньшая по количеству, с малыми частицами) — дисперсную фазу. [c.263]

Вторая причина, которую хотелось бы отметить, связана с успехами в области техники измерения слабых токов, в результате чего оказалось возможным судить более определенно о природе возникающих потенциалов в дисперсных системах при движении жидкости и взвещенных частиц, т. е. потенциалов и токов течения и седиментации. [c.8]

Гетерогенные и гомогенные системы. Растворы. В природе и технике широко распространены дисперсные системы. Это такие системы, в которых одно вещество равномерно распределено в виде частиц внутри другого вещества. [c.138]

Дисперсные системы, в которых дисперсионная среда находится в твердом состоянии, как указано в общей классификации коллоидно-дисперсных систем (стр. 8), могут дать все три типа систем—с газовой, жидкой и твердой дисперсной фазой. Из них наибольший интерес представляют твердые золи, т. е. системы, в которых и дисперсная—раздробленная—фаза тоже находится в твердом состоянии. Несмотря на большое распространение в природе и технике и большое практическое значение, твердые золи изучены гораздо меньше, чем лиозоли и аэрозоли. [c.265]

Способы получения эмульсий. Подобно другим дисперсным системам эмульсии получают двумя способами диспергированием и конденсированием. Тип эмульсии, получаемой диспергированием, зависит от порядка смешения фаз, природы и способа введения эмульгатора, техники эмульгирования. Чтобы получить нужный тип эмульсии, придерживаются ряда правил. Одно из них касается порядка смешения фаз. Если желательно получать эмульсию М/В, то масляную фазу по частям добавляют к воде, причем эмульгатор в зависимости от конкретных условий растворяют перед смешением фаз либо в воде, либо в масляной фазе. Системы В/М непосредственно образуются при добавлении воды в масляный раствор эмульгатора. Это правило выполняется только при введении небольших количеств дисперсной фазы. В противном случае может произойти обращение фаз, т. е. дисперсная фаза станет дисперсионной средой. [c.161]

Знание общих физико-химических закономерностей явлений, происходящих на поверхностях дисперсных фаз, состоящих из полимерных компонентов, чрезвычайно важно для решения многих практических задач. Таковы, например, явления смачивания и адгезии блочных полимеров, явления адсорбции на полимерных поверхностях. Это связано с тем, что создание новых полимерных материалов, применяющихся во всех отраслях современной техники и в быту, непосредственно связано с использованием гетерогенных полимерных систем. К таким системам относятся армированные пластики, наполненные полимеры, покрытия, клеи и т. д. Вследствие этого поверхностные явления в полимерах и полимерных материалах играют существенную роль во всем комплексе их свойств, а исследование особенностей поведения макромолекул на границах раздела фаз различной природы является одной из важнейших задач в этой области. [c.264]

Процессы гетерокоагуляции исследованы мало, хотя смешанные системы, состоящие из микрообъектов различной природы, широко распространены в природе и технике. Изучалось влияние электролитов на устойчивость противоположно заряженных коллоидов [17], влияние размеров частиц на их взаимное слипание [18], определялись электрокинетические характеристики смешанных систем [19]. Для познания взаимодействия разнородных дисперсных частиц большой интерес представляют результаты опытов но прилипанию капель ртути к стеклу [20, 21], а также твердых частиц [c.130]

Различного рода взаимодействия системы дисперсных тел с протекающей через эту систему средой — жидкостью или газом — очень распространенное в природе и технике явление. Эти системы, которые мы далее будем называть зернистыми слоями, можно разбить на две группы. [c.3]

Для высокоустойчивых дисперсных сггстем, в которых процессы агрегирования частиц дисперсной фазы и последующей коалесценции идут с очень малыми скоростями, и особенно при значительной растворимости вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде, падение дисперсности, т, е. разрушение системы, может быть обусловлено диффузионным переносом вещества дисперсной фазы от малых частиц к более крупным. Эти процессы широко распространены в природе, а также используются в ряде областей техники они могут протекать в самых различных дисперсных системах лиозолях, суспензиях, эмульсиях, пенах, аэрозолях, системах с твердой дисперсионной средой, в том числе сплавах и горных породах. Закономерности процессов изотермической перегонки в различных системах близки, что обусловлено одинаковым характером движущих сил процессов — наличием градиентов химических потенциалов, связанных с различием кривизны поверхности частиц разного размера, — и механизма их протекания — диффузионного переноса вещества дисперсной фазы. [c.267]

Упомянем кратко дисперсные системы, в которых газовые, жидкостные или твердые включения распределены в объеме твердой фазы, либо образуют непрерывную систему взаимосвязанных прослоек или каналов в непрерывной твердой фазе в этом последнем случае деление на дисперсионную среду и дисперсную фазу может быть проведено только условно. Такие системы чрезвычайно широко распространены в природе и имеют важнейшее значение в технике. К ним относятся грунты (сухие и оводненные), пемзы, туфы и все полиминеральные горные породы, содержащие, как правило, несколько твердых фаз (часто весьма высокодисперсных и даже аморфных), а также газовые и жидкостные включения. К этому же классу дисперсных систем относятся многочисленные материалы современной техники сплавы, строительные материалы, керамика, сорбенты, катализаторы, пенопласты и другие пеноматерналы (см. 2 данной главы), раскристаллизованные стекла (ситаллы) и т, д. К этому же типу систем, в известной мере, можно отнести ткани растений и животных и особенно кости. — сложную систему, в которой сверхтонкие, обладающие прочностью, близкой к теоретической, кристаллы гидрофосфа-та кальция (апатита) армируют своеобразные структуры фибрилл коллагенов — спирали, навитые с разным шагом и в различных направлениях. [c.305]

Если частицы распределенного вещества имеют размеры порядка 1 — 100 нм, такие дисперсные системы называются коллоидными растворами, или золями. Частицы, образующие коллоидный раствор, нельзя увидеть в обычный микроскоп, но их можно различить в ультрамикроскопе, где свет падает сбоку или сзади, в результате чего в поле зрения вндны светлые точки, соответствующие рассеянию света диспергнрованныхми частицами. В определенных условиях коллоидные растворы могут распадаться с образованием взвесей и затем расслаиваться. К коллоидным растворам относятся некоторые системы, играющие большую роль в живой природе и в технике, например растворы белков в воде, некоторые клеи и т. д. [c.77]

Коагуляционные процессы, широко распространенные в природе и технике, играют решающую роль в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Они определяют в ряде случаев протекание полезных, а иногда нежелательных побочных явлений. Для специалиста в конкретной области знаний общие закономерности флокуляции и коалесценции частиц в дисперсных системах, как правило, неизвестны. Поэтому будет полезным показать на более или менее произвольно выбранных примерах, что изучение устойчивости и дестабилизации дисперсий представляет интерес не только для химиков-коллоидников. [c.125]

Различают растворы истинные и коллоидные (точнее коллоиднь1е системы). При образовании истинных растворов соединения распадаются на частицы размером 10 -10 см, т. е. растворенное вещество находится в растворителе в виде атомов, молекул или ионов. Коллоидные растворы относятся к дисперсным системам - гетерогенным системам, в которых частицы одного вещества (дисперсная фаза) равномерно распределены в другом Дисперсионная среда). Размер частиц в дисперсных системах лежит в пределах от Ю см до Ю" см (и даже более). Коллоидные растворы-это высокодисперсные ультрамикрогетерогенные системы (радиус частиц 10 -10" см). Большое распространение в природе, технике и быту имеют микрогетерогенные системы (размер частиц 10 -10" см) и грубодисперсные системы (размер частиц более 10" см). В зависимости от афегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды эти системы существуют в виде суспензий (твердые частицы в жидкостях, например взвесь частиц глины в воде), эмульсий (в жидкости частицы другой нерастворимой жидкости, например молоко), аэрозолей (твердые или жидкие частицы в газе, например дым и туман). Дисперсные системы представляют собой о ьект изучения коллоидной химии. [c.246]

В соответствии с агрегатным состоянием дисперсной фазы таких систем различают аэрозоли, пены, эмульсии а суспензии. Имеются и более утонченные классификации этих систем [1, 2], однако в данном случае представляют интерес только системы, жмеюш,ие жидкую дисперсионную среду, в дальнейшем называемые нами жидкими дисперсиями или просто жидкостями. Жидкости, с которыми мы обычно встречаемся в природе и технике, из-за наличия в них нерастворимых примесей в виде мельчайших пузырьков газа, капелек инородных жидкостей или твердых частиц, являются типичным дисперсными системами, способными часто к длительному существованию, т. е. они устойчивы. [c.7]

Согласно классификации дисперсных систем по агрегатному состоянию возможно существование дисперсных систем с твердой дисперсионной средой. В зависимости от размеров частиц они могут быть коллоидными, микрогетерогенными и даже грубодис- персными системами с газовой, жидкой или твердой дисперрой фазой. В природе и технике эти системы широко распространены, [c.237]

ПО составу коллоидных растворов, к нему примыкают работы по растворению коллоидных частиц при разбавлении золей [18, 19]. Исследование взаимодействия коллоидных частиц имеет принципиальное значение, вытекающее из природы коллоидного состояния. Дисперсная фаза коллоидной системы — предельно раздробленное твердое тело или жидкость, у которых предельно развита поверхность. Исследования последних лет показали, что адсорбционное понижение твердости — проявление адсорбционного облегчения деформации — эффекта Ребиндера [20], в реальных твердых телах реализуется на глубину до нескольких тысяч ангстрем. Это дает основание полагать, что весь объем коллоидной частицы находится под воздействием поверхностных сил. Отсюда можно ожидать, что специфические особенности химических реакций между коллоидными частицами должны отличаться от соответствующих реакций в микроскопических телах и истинных растворах. Эти особенности могут проявляться в кинетике и даже в направлении реакции, исследованиями которых и занимался В. А. Каргин (в начале совместно с А. И. Рабиновичем). Реакции между коллоидными частицами оказывают влияние на многие процессы в природе и технике миграцию и структурообразование почвенных коллоидов [6, 21], формирование дисперсных минералов [22], водоочистку методом коагуляции и др. Значение этой проблемы начало выясняться уже давно, но до В. А. Каргина работы, посвященные ей, были немногочисленными [23, 24], что, по-видимому, объясняется методическими трудностями. Сконцентрировав внимание на взаимодействии одноименно заряженных частиц из различных коллоидных систем и используя свои методические и адсорбционные исследования, В. А. Каргин существенно продвинул разработку проблемы применительно к ряду классических золей серы и ртути, галоидных соединений серебра и сернистого мышьяка или сурьмы, трехокиси урана и пятиокиси ванадия и др. [c.85]

Солиозоли (твердые золи). Микрогетерогенная система, состоящая из твердой, жидкой или газообразной дисперсной фазы и твердой дисперсионной среды, называется солиозолем. Несмотря на громадную распространенность солиозолей в природе и технике, эти системы изучены меньше, чем лиозоли и аэрозоли. Классическим примером твердого золя является золотое рубиновое стекло, состоящее из твердой стеклянной дисперсионной среды и твердой золотой дисперсной фазы (в количестве 0,01%). [c.357]

Ионно-электростатические силы при одинаковой природе поверхностей и одинаковом по знаку и величине потенциале оказывают положительное расклинивающее давление. При некотором различии в величинах потенциалов одного и того же знака эти силы могут обусловить отрицательное давление, в то время как молекулярные силы для тел 0ДН011 природы выступают всегда как силы притяжения. В случае разной природы поверхностей, разделенных жидкой прослойкой, молекулярные силы могут вызывать и отталкивание,что зависит от соотношения постоя[1-ных межмолекулярного взаимодействия (постоянные Ван-дер-Ваальса) з, 1 зт А з и у1зз, где индексы 1, 2 и 3 соответствуют твердым телам и жидкой среде [4]. Процессы гетерокоагуляции исследованы мало, хотя смешанные системы, состоящие из микрообъектов различной природы, широко распространены в природе и технике. Изучалось влияние электролитов иа устойчивость противоположно заряя енных коллоидов [17], влияние размеров частиц на их взаимное слипание [18], определялись электрокинетические характеристики смешанных систем [19]. Для познания взаимодействия разнородных дисперсных частиц большой интерес представляют результаты опытов но прилипанию капель ртути к стеклу [20, 21], а также твердых частиц [c.130]