Общие понятия о дисперсных системах

РАЗДЕЛ ШЕСТОЙ ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ 1. Общие понятия о дисперсных системах [c.197]

Общие понятия о дисперсных системах. [c.145]

Та или иная дисперсная система предназначена для выполнения определенных функций служить исходным материалом для формования строительной конструкции, если это цементная смесь исполнить роль защитной или декоративной краски, если это суспензия пигмента подчинить движение жидкости воздействиям магнитного поля, если это коллоидный раствор ферромагнетика, и т. д. Возможность дисперсной системы выполнить предназначенную ей функцию зависит от ее рецептуры — наличия в составе системы частиц вяжущих, окрашенных или магнитных материалов. Однако качество продукта и технологичность его применения и получения определяются общим свойством любых дисперсных систем вне зависимости от их рецептуры — их устойчивостью. Устойчивость — это способность системы сохранять постоянство своих свойств во времени или при достаточно сильном изменении условий. Среди разнообразных свойств всеобъемлющим является равномерность распределения дисперсного материала по всему объему системы. Она определяется многими факторами, к числу которых относится устойчивость к некоторым частным конкретным изменениям состояния системы, среди которых наиболее важна устойчивость против коагуляции и оседания частиц. Терминология, касающаяся устойчивости, сложилась до того, как были выявлены многие детали и варианты изменения состояния взвесей. По этой причине толкование ряда понятий приобрело неоднозначность. Так, коагуляция — это слипание частиц и, кроме того, разрушение дисперсной системы, при которой происходит ее разделение на фазы осадок, дисперсионную среду. Слипание частиц, сопровождающееся не разрушением, а лишь изменением состояния системы, иногда желательным и полезным. Агрегативная устойчивость — способность дисперсной системы противостоять слипанию частиц в том или ином понимании сути этого явления. Слипание может быть разным как по характеру, так и по силе сцепления частиц. Понятие кинетической устойчивости обычно характеризует способность взвеси противостоять расслаиванию (оседанию частиц) за некоторый конечный интервал времени. Термодинамическая устойчи- [c.624]

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ [c.7]

Одна из важнейших характеристик адсорбентов — пористость. Объемной пористостью называют отношение суммарного объема пор к общему объему дисперсной системы. Необходимо подчеркнуть, что понятие пористости, широко используемое для характеристики и классификации адсорбентов, имеет различный смысл в зависимости от применения его к отдельным частицам (зернам) адсорбента или же к образованной этими частицами структуре. Так, непористые (сплошные) частицы даже при плотнейшей их упаковке, образуют пористую структуру — порошковую диафрагму, — поры которой являются промежутками между зернами. В зависимости от размера частиц эти структуры могут быть мак-ро- или микропористыми. [c.165]

В связи с этим и термин коллоидная химия в настоящее время является несколько устаревшим, так как она значительно меньше занимается химическим составом коллоидных систем и химическими реакциями в них, чем физической структурой, физическими (и даже механическими) свойствами и физико-химическими процессами, характерными для этих систем. Поэтому правильнее именовать ее физико-химией коллоидных систем. Поскольку, однако, в настоящее время круг изучаемых ею дисперсных систем весьма расширился, то точнее было бы именовать ее и еще более общим термином—физической химией дисперсных систем. Отсюда необходимо для углубленного понимания термина коллоид прежде всего обратиться к уяснению более общих понятий дисперсность и дисперсные системы . [c.7]

С учетом современных знаний о физике и химии нефтяных углеводородных, в частном случае дисперсных, систем представляет интерес дальнейшее распространение указанных представлений для описания этих систем с единых позиций с использованием общих понятий порядка-беспорядка. При этом речь идет об описании объектов на макроскопическом уровне. Предсказание возникновения или разрушения упорядоченных структур в рассматриваемых системах на макроскопическом уровне до настоящего времени невозможно простой экстраполяцией микроскопических свойств этих объектов. [c.174]

До настоящего времени понятие параметра порядка в нефтяных дисперсных системах не применялось. В этой связи не проводилось теоретических и практических изысканий, направленных на аналитическое выражение этой величины. Более того, подобные задачи решаются с применением элементов квантовой механики, статистической физики, сложного математического аппарата. Специалисты указанных областей знаний практически не занимаются проблемами, связанными с нефтяными дисперсными системами. В настоящей книге приведены лишь общие положения и [c.182]

Для общего описания дисперсных систем обычно используют понятие дисперсность, характеризующее степень измельченности дисперсной фазы. Дисперсность выражается через средний диаметр частиц дисперсной фазы или удельную поверхность раздела фаз. По дисперсности системы подразделяются на грубодисперсные — со средним диаметром частиц от 100 до 10 ООО нм, и коллоидно-дисперсные — со средним диаметром частиц от 1 до 100 нм коллоидно-дисперсные системы часто называют коллоидными растворами. [c.269]

Применительно к нефтяным дисперсным системам, являющимся типичными лиофильными коллоидами, традиционно используют прикладное понятие - коллоидную стабильность, включающее по существу, оба вида устойчивости. Понятие это впервые было введено в 30-х годах для оценки способности пластичных смазок удерживать (или в минимальной степени выделять) дисперсионную среду. Значительно позже стали определять и изучать коллоидную стабильность масел. Такая необходимость появилась прежде всего в связи с постоянным увеличением в товарных маслах количества присадок и с ужесточением температурных условий применения масел. В общем случае коллоидная стабильность в специальной литературе рассматривается в основном как. способность присадки или присадок не вьшадать из масляных растворов в осадок в условиях применения или при длительном хранении масла, т.е. их способность сохранять свою однородность. В настоящее время коллоидная стабильность масел в значительной степени определяет уровень качества многих товарных масел, хотя до сих пор практически не учитьшается при выборе оптимальных режимов их производства. [c.22]

Количественное описание взаимодействия дисперсных частиц на различных расстояниях принципиально возможно на основе современного учения о поверхностных силах и сводится к определению потенциальной энергии системы или к установлению баланса действующих в ней сил. Исходя из общего понятия о расклинивающем давлении тонких жидких слоев, Дерягин разработал метод расчета свободной энергии и сил, действующих между двумя заряженными поверхностями в растворах сильного электролита, и показал, что при некоторых условиях на потенци-альной (или силовой) кривой взаимодействия частиц при сохранении барьера отталкивания возникает на относительно далеком расстоянии от поверхности достаточно глубокий минимум (рис. 3 и 4) [85—87]. Такое состояние системы может привести к взаимной фиксации частиц, длительность которой определяется высотой барьера и глубиной минимума, зависящими, в свою очередь, от природы и величины действующих сил. [c.19]

Общие понятия о дисперсных системах. Все дисперсные системы состоят из сплощной фазы, называемой дисперсионной средой, и прерывистой фазы (частиц), называемой дисперсной ф а 3 о й. В зависимости от размера частиц дисперсные системы подразделяют на группы [c.243]

В общем это справедливо для концентрированных дисперсных систем, находящихся в статических условиях, и тем более для систем с преобладанием лиофобных межчастичных взаимодействий. Однако следует иметь в виду, что обычно при проведении гетерогенных химико-технологических процессов, т. е. в динамических условиях, структура в концентрированных дисперсных системах разрушается, а при достижении предельного разрушения применение к системе понятия связнодисперсные вообще теряет смысл. [c.175]

В общем случае понятие эффективной толщины граничного слоя является в некоторой степени условным. Однако определение ее представляет теоретический и практический интерес. Наиболее удобной моделью для исследования граничных слоев является наполнение системы с известной концентрацией частиц дисперсной фазы. [c.42]

Часто изучение поверхностных явлений и дисперсных систем объединяют в одной дисциплине, называемой коллоидной химией, которая долгое время рассматривалась как раздел общего курса физической химии. В настоящее время коллоидную химию определяют как самостоятельную науку об особых свойствах гетерогенных высокодисперсных систем и протекающих в них процессах. Коллоидная химия — это физико-химия дисперсных систем и поверхностных слоев. Содержание предмета коллоидной химии П. А. Ребиндер формулирует так коллоидная химия рассматривает процессы образования и разрушения дисперсных систем, а также их характерные свойства, связанные в основном с поверхностными явлениями. Таким образом, предметом коллоидной химии является изучение химических свойств дисперсных систем и процессов, наблюдаемых на границе раздела фаз, поверхностных явлений. В этой науке широко используются различные понятия физической химии, как, например, фаза, гомогенная и гетерогенная система и др. [c.170]

Термин К.-и. п. является обобщающим понятием, охватывающим ряд процессов, существенно различающихся между собой по хим. и фазовому составу катализаторов (гомогенные, коллоидно-дисперсные, гетерогенные системы) по общей кинетич. схеме по природе активных центров (соединения с простой ст-связью металл - углерод при полимеризации олефинов, аллильные производные металлов в случае диенов, карбеновые комплексы при полимеризации циклич. олефинов с раскрытием цикла, алкоксиды металлов при полимеризации циклич. оксидов и т. д.). Тем не менее, все эти процессы объединяются наличием принципиального сходства в существенно важных особенностях строения активных центров и механизма элементарных актов, в первую очередь актов роста полимерной цепи. [c.465]

В научно-технической литературе существует несколько определений понятия эмульсии но наиболее общим является следующее [12-16] эмульсия - это гетерогенная система, состоящая из двух несмеши-вающихся или мало смешивающихся жидкостей, одна из которых диспергирована в другой в виде мелких капелек (глобул) диаметром, превышающим 0,1 мкм. Дисперсная система с более мелкими частицами (менее 0,1 мкм) принадлежит уже к коллоидному раствору. Обычно в устойчивой эмульсии присутствует стабилизатор, который называют эмульгатором. [c.14]

Понятие дисперсность неделесообразно распространять на гомогенные (молекулярные) растворы, на отдельные атомы, электроны, ядра и многие другие объекты, ибо это привело бы к потере специфических особенностей содержания, сохраняя лишь идею дискретности (зернистости) материи. Конечно, такое ограничение условно, и наиболее общие закономерности, связывающие воедино коллоидные системы с молекулярными, атомными, ядерными (например, гипотеза капельно-жидкого состояния ядра атома) и другими, могут быть установлены лишь на основе универсальности понятия дисперсности. Однако в начале изучения коллоидной химии целесообразно прежде всего уяснить специфику ее объектов. Таким образом, понятие дисперсности мы будем применять лишь к крупным (относительно обычных молекул) частицам и макромолекулам. В соответствии с этим все дисперсные системы можно классифицировать следующим образом [c.6]

Дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой (чаще всего это воздух) объединяют общим понятием аэрозоли. Сюда относятся дисперсии типа Т/Г — пыли и пороигки (в зависимости от дисперсности) и типа Ж/Г — туманы. Дымы часто включают дисперсную фазу обоих типов. Примером дисперсной системы Т/Г служат перистые, а системы Ж/Г — кучевые облака. [c.6]

Общие понятия о дисперсных системах. Дисперсными называются такие системы, составные части которых равномерно распределены друг в друге. Гетерогенная дисперсная система состоит по меньшей мере из двух частей или фаз, причем одна из них — дисперсная фаза обладает достаточно высокой степенью раздроб-ленностй (диспергирования) частиц и распределена в окружающей непрерывной дисперсионной среде, которая может быть в различных агрегатных состояниях. Например, дисперсную систему представляет туман, в котором дисперсионной средой является воздух, а дисперсной фазой — мельчайшие капельки воды молоко (холодное), где дисперсионной средой является водный раствор солей, а дисперсной фазой — микроскопические частицы жира и т. п. [c.153]

Внутреннее трение. Оно обусловлено обменом количества движения между мельчайшими неделимыми частицами тел. В нормальных жидкостях, предста1вляющих собой индивидуальные химические соединения или смеси полностью взаимно растворяющихся индивидуальных химических соединений, а также в истинных (молекулярных) растворах твердых тел в нормальных жидкостях такими мельчайшими неделимыми частицами являются отдельные молекулы или их ассоциированные соединения. Внутреннее трение нормальных жидкостей представляет собой физическую константу, которую называют вязкостью. Внутренним трением обладают также дисперсии, которые не относятся к гомогенным однофазным системам. Внутреннее трение дисперсий, к которым принадлежат коллоидные растворы, эмульсии и суспензии, складывается из внутреннего трения дисперсионной среды и дополнительных сопротивлений, создаваемых элементами дисперсной фазы. Однако для такого рода систем внутреннее трение не является физической константой это суммарное проявление элементарных свойств, присущих каждой фазе в отдельности, и их взаимного влияния, чрезвычайно сильно зависящих от условий течения. По аналогии с вязкостью нормальных жидкостей внутреннее трение дисперсных систем также называют вязкостью, добавляя к нему определение аномальная , структурная , эффективная и т. д. Правильнее было бы сохранить название вязкость только для внутреннего трения тех тел, для которых оно является физической константой. Для тех тел, для которых внутреннее трение представляет собой переменную величину, изменяющуюся в различных условиях течения, предпочтительно говорить о внутреннем трении, как об общем понятии, определяющем суммарное со- [c.9]

Прежде чем приступить к анализу диффузионных данных, следует уточнить понятие селективного сорбата или диффузанта. В термодинамике растворов полимеров [16] под селективным растворителем имеется в виду растворитель, не растворяющий один из гомополимеров, звенья которого образуют в блок-сополимере дисперсную фазу или дисперсионную среду. Очевидно, что под общим растворителем в этом случае следует понимать низкомолекулярный компонент, в котором растворяются оба гомополимера и с помощью которого может быть сформирован раствор любого состава. При диффузионных измерениях под селективным диффузантом или сорбатом мы будем понимать низкомолекулярное вещество, сорбирующееся лишь одной из фаз дисперсной системы, тогда как другая фаза остается инертна по отношению к нему. Очевидно, что предельным случаем такой фазы будут кристаллиты или частицы минеральных наполнителей. Заметим, что селективность растворителя в сформулированном выше определении может иметь как кинетическую, так и термодинамическую природу. В первом случае это означает, что /)(Ц) бесконечно мал в условиях проведения процесса, во втором — растворимость диффузанта бесконечно мала. [c.199]

К настоящему времени в физикохимии дисперсных систем хорошо развита теория, описывающая взаимодействия конденсированных фаз преимущественно в равновесных условиях. Перенос этих классических представлений на дисперсные системы, подвергаемые интенсивным механическим и иным воздействиям и находящиеся поэтому в неравновесном нестационарном состоянии, некорректен и неизбежно ведет к существенным ошибкам. Следует также отметить, что проблемы агрегативной и седиментационной устойчивости как в экспериментальном, так и в теоретическом плане решены в основном для разбавленных систем. Полной теории устойчивости (агрегативной и седиментационной) высококонцентрированных систем, особенно в динамических условиях, до настоящего времени нет. Требует дальнейшего развития и понятие о критерии агрегируемости, оцениваемом по характерному размеру частиц, начиная с которого (по мере его уменьшения), сила взаимодействия (сцепления) частиц превышает силу тяжести [15]. Следует учесть то обстоятельство, что в реальных гетерогенных химико-техноло-гических процессах, осуществляемых в аппаратах с внешним подводом энергии, дисперсной системе может сообщаться ускорение, значительно превышающее ускорение свободного падения или, во всяком случае, отличное от него. Естественно, что и характерный размер частиц, проявляющих склонность к образованию агрегатов, будет соответственно изменяться. Поэтому следует в более общем виде, чем это выполнено в работе ] 15], определить критерий агрегируемости с учетом сказанного выше. [c.13]

Осаоваые типы дисперсных систем. По дисперсности, т. е. размеру частиц дисперсной фазы или отношению общей площади межфазной пов-сти к объему (или массе) дисперсной фазы (уд. поверхности), Д.с. условно делят на грубодисперсные и тонко(высоко)дисперсные. Последние, по традиции, наз. коллоидно-дисперсными или просто коллоидными системами. В грубодисперсных системах частицы имеют размеры от 1 мкм и вьшле (уд. пов-сть не более 1 м /г), в коллоидных - от 1 нм до 1 мкм (уд. пов-сть достигает сотен м /г). Дисперсность оценивают по усредненному показателю (среднему размеру частиц, уд. пов-сти) или дисперсному составу (см. Дисперсионный анализ). Тонкопористые тела характеризуют пористостью-понятием, аналогичным дисперсности. [c.80]

Физико-химическая механика основных процессов химической технологии изучает общие закономерности переноса количества движения, теплоты и массы в тех физико-химических системах, в которых осуществляются химико-технолог-ические процессы. Известные примеры изложения этих общих закономерностей базировались на традиционных представлениях механики сплошной среды. Ограниченность такого подхода к изучению явлений переноса очевидна, поскольку значительная часть физико-химических систем, в которых осуществляются типовые процессы химической технологии, представляют собой объекты статистической природы. Примерами этих систем являются дисперсные среды, содержащие хаотически движущиеся частицы, которые обмениваются веществом, энергией и количеством движения как между собой, так и со сплошной фазой. Для описания указанных объектов естественно использовать фундаментальные методы статистической физики. Поэтому одно из главных направлений развития научньга. представлений о механизме явлений переноса в основных т1роцессах химической технологии связано с активным использованием фундаментальных понятий и методов статистической физики. Некоторые из них рассматриваются в соответствующих разделах общего курса физики, физической химии и т. п. Однако до настоящего времени в отечественной и зарубежной литературе не было примеров систематического изложения статистических основ физико-химической механики процессов химической технологии, хотя необходимость в появлении подобной книги давно назрела. Данное учебное пособие восполняет указанный пробел. [c.3]

Как видно из этого выражения, величина свободной поверхностной энергии системы при данной величине поверхностного натяжения определяется исключительно величиной ее общей поверхности 5. Для нераздробленного твердого или жидкого тела с массой 1 г величина эта ничтожно мала (в лучшем случае измеряется сотнями эргов на 1 г вещества). Если же данное тело подвергнуть диспергированию, то работа, затраченная на это, в какой-то доле пойдет на увеличение запаса энергии Р в тем большем количестве, чем больше суммарная поверхность всех дислерс-ных частиц, полученных при дроблении тела. Легко рассчитать, как будет расти величина 5, а с ней и величина Р с увеличением степени дисперсности тела. Для удобства сравнения рациональнее пользоваться понятием не общей поверхности 5, а удельной поверхности 5о. под которой имеется в виду суммарная поверхность (в см ) всех дисперсных частиц, заключенных в объеме 1 сж диспергируемого вещества (иногда в практических целях более удобным считают относить не к 1 сл , а к массе 1 г). [c.60]

Однако в общем случае частицы фаз коллоидных размеров характеризуются не вполне завершенной или уже начинающей исчезать фазовой структурой. Для очень маленьких кристалликов теряется понятие о дальнем порядке, характерном для кристаллических решеток, и поэтому постепенно исчезает различие между твердым и жидким агрегатным состоянием коллоидных частиц дисперсной фазы. Для коллоидных систем характерен двусторонний переход от двухфазных к однофазным системам путем постепенного исчезновения коллоидной микрофазы или, наоборот, путем роста ее частхп] , превращением ее [c.243]