Диэлектрические свойства теория

Диэлектрические свойства увлажненных образцов также могут дать важную информацию о свойствах воды. Возникающие здесь трудности связаны, прежде всего, с выбором адекватной модели пористого тела или дисперсии. Во втором разделе анализируются известные виды диэлектрических изотерм и модели, используемые для их объяснения. Рассматриваются процессы ориентационной и протонной поляризации и предлагается методика расчета статической диэлектрической поляризации систем сорбент — сорбат на основе теории Онзагера — Кирквуда — Фрелиха. [c.228]

В работе [84] рассмотрено влияние количества поглощенных торфом катионов (О) на его диэлектрическую проницаемость. Обнаружено, что величина е увлажненного торфа (И = 20%) при первоначальных добавках А1 и Ма практически не меняется, а при поглощении ионов Са уменьшается. Такое уменьшение, по-видимому, связано с понижением подвижности сорбированных молекул из-за структурных изменений сорбента. Полученные при сравнительно невысоких частотах (600 кГц) результаты дают основание считать, что миграция ионов в электрическом поле не существенна при количестве поглощенных торфом катионов в пределах 0,2 мг/экв на 1 г сухого вещества. В дальнейшем, с увеличением О, наблюдается волнообразное изменение е, что является результатом противодействия двух факторов роста подвижности ионов и их роли как пептизаторов или коагуляторов. Важным вопросом исследования диэлектрических свойств системы сорбент — сорбированная вода является, как отмечалось выше, установление связи между экспериментально определяемыми макроскопическими характеристиками е, г" и молекулярными параметрами сорбента и сорбата. Основой для установления этой связи может служить теория Онзагера — Кирквуда — Фрелиха (ОКФ), в соответствии с которой смесь сорбент — сорбат можно представить как систему различных ячеек сорбента и сорбата. Для такой системы, основываясь на общих теоремах Фрелиха [639], получено соотноше- [c.249]

Необходимо отметить, что при интерпретации диэлектрических данных и проведении различных расчетов нужна дополнительная информация о системе сорбент — сорбированная вода, получаемая с помощью других физико-химических методов (ЯМР, ИК-спектроскопия и т. д.). Это может существенно повысить эффективность исследования диэлектрических свойств увлажненных материалов. В то же время высокая чувствительность диэлектрического метода дает возможность более детально исследовать сорбцию воды на различных материалах. Дальнейшее развитие диэлектрического метода зависит от установления более тесной и определенной его связи с другими физико-химическими методами, а также решения таких актуальных вопросов теории диэлектриков, как расшифровка диэлектрических спектров, расчет различных видов поляризации и диэлектрических характеристик системы сорбент — сорбированная вода. [c.254]

В начале прошлого века Максвелл, создав теорию электромагнетизма, начал изучать диэлектрические свойства веществ, обусловленные их гетерогенностью. Примерно в то же время коллоидные дисперсии рассматривались как один из видов гетерогенных систем. Позднее Дебай предложил теорию полярных молекул, рассматривая их как частный случай диэлектриков. Такая трактовка вызвала большой интерес среди исследователей, в результате чего теория полярных молекул получила широкое применение и была распространена на область коллоидного состояния вещества. Это влияние можно проследить на примере исследований диэлектрических свойств макромолекулярных и протеиновых растворов, адсорбции молекул на порошках твердого вещества и т. д. По этому вопросу имеется значительное число работ как обзорного, так и оригинального характера. [c.313]

С другой стороны, за последние годы стало известно много диэлектрических явлений, характерных для коллоидных дисперсий, которые не могут быть объяснены с помощью теории полярных молекул. Поэтому нужно искать какой-либо аналитический метод для их толкования. Несмотря на значительный интерес к этой области найдено небольшое число публикаций по диэлектрическим свойствам коллоидных дисперсий, которые изложены в форме, доступной для химика-коллоид-ника. [c.313]

Из рис. У.64 видно, что теоретические и экспериментальные значения е молекулярных растворов характерны и для дисперсных состояний. Интересно отметить, что этот рисунок представляет иллюстрацию двух методов оценки диэлектрических свойств систем, показанных в табл. У.2 (см. стр. 325). Очевидно, что крупнодисперсные системы (размеры частиц > 10 см) можно рассматривать в свете диэлектрической теории гетерогенных систем, а гомогенные системы (размеры частиц < 10" см) — в свете молекулярной теории диэлектриков. [c.405]

Для специфической адсорбции неорганических ионов из смешанных растворов с постоянной ионной силой М. А. Воротынцевым была развита модельная теория, учитывающая дискретный характер и конечный объем специфически адсорбированных ионов, экранирование их зарядов электронной плазмой металла и ионной плазмой диффузного слоя, а также возможный частичный перенос заряда в результате донорно-акцепторного взаимодействия этих ионов с электродом. Теория ограничена условиями неизменности емкости плотного слоя при адсорбции ионов и малыми величинами заполнения ими поверхности, но ее достоинством кроме строго физического подхода является то, что ПОМИМО опытных значений дифференциальной емкости плотного слоя в растворе поверхностно-неактивного электролита (Сог) уравнения теории содержат только два подгоночных параметра. Одним из них является свободная энергия адсорбции ДО а при фо =0 и ионной силе раствора с-> О, другим — безразмерный параметр А, который характеризует диэлектрические свойства плотного слоя и ге- [c.147]

Нет адекватно теории для предсказания диэлектрических свойств полимеров, поэтому все экспериментальные данные коррелируют с физическими, механическими и молекулярными характеристиками на чисто эмпирической основе. [c.165]

Для исследования структуры и диэлектрических свойств сорбированной воды применяются различные физические и физико-химические методы, в частности диэлектрический метод. Сущность его заключается в измерении макроскопических характеристик поляризации диэлектрика во внешнем электрическом поле. В постоянном электрическом поле поляризация диэлектрика характеризуется статической диэлектрической проницаемостью е , в переменном — комплексной диэлектрической проницаемостью е = е —1г". Установление связи между экспериментально определяемыми характеристиками е , е, е" и молекулярными параметрами диэлектрика является основной задачей теории диэлектрической поляризации [639, 640]. [c.242]

Исследования этого рода дают возможность успешно разрешить ряд проблем теории химической связи, особенно различных видов мостиковых связей [3], оценить реакционную способность алюминийорганических соединений, классифицировать и объяснить спектры молекулярных колебаний [4], а также изучить их диэлектрические свойства [2, 5]. [c.131]

Основные представления о диэлектрических свойствах твердых тел 178 Феноменологическая теория диэлектрических свойств полимеров 183 [c.4]

Другим недостатком кинетического подхода, по мнению Гиббса и Ди Марцио, является невозможность объяснения с кинетических позиций собственно кинетических явлений. Они считают, что представление о равновесной (метастабильной) структуре переохлажденной жидкой фазы, образующейся после стеклования, является необходимой предпосылкой для понимания вязкоупругих и диэлектрических свойств полимеров в этой области. Теория, предложенная Гиббсом и Ди Марцио, основана на использовании решеточной модели, близкой к модели Майера —Флори —Хаггинса. Различие заключается лишь в том, что Гиббс и Ди Марцио рассматривают жесткость цепи только как результат взаимодействия самых ближайших фрагментов, расположенных вдоль [c.98]

ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРОВ [c.183]

Диэлектрические свойства сорбционно-структурированной воды. Жиленков И. 3 Основные проблемы теории физической адсорбции . М., Наука , 1970, стр. 235—243. [c.472]

Теория энергетических уровней основывается на представлениях о переходном энергетическом состоянии и применима для описания механической релаксации в полимерах [12], хотя и была первоначально развита для объяснения диэлектрических свойств кристаллических твердых тел [10, И]. [c.134]

При объяснении диэлектрических свойств некоторых коллоидных систем удачной оказалась только теория поляризации поверхности раздела. Возможно, другие теории дают разумные объяснения результатов, но большинство из них остаются на стадии феноменологических объяснений или гипотез. Как отмечено (см. стр. 404), соотношение между диэлектрическими свойствами жидкостей или растворов, состоящих из полярных молекул, и суспензий сферических частиц все еще ни теоретически, ни экспериментально не освещено. Дальнейшие исследования необходимы для определения критериев границ применения электрических методов в коллоидных системах. [c.412]

Весь материал разделен на пять глав принципы получения эмульсий, стабильность эмульсий, общие свойства, реология, электрические и диэлектрические свойства. Последние две главы отчасти перекрывают друг друга в том смысле, что электрические и диэлектрические свойства могут быть использованы для изучения структуры коагулированных эмульсий. Новые достижения, описанные в последней главе, могут быть использованы для изучения мембран на поверхности раздела фаз. В главе о стабильности эмульсий рассмотрены вопросы, связанные с изменениями при хранении их в нормальных условиях, а также описаны теории тонких жидких пленок, поверхностной вязкости и т. д. Стабильность прп низких или высоких температурах и при центрифугировании обсуждается в главе HI, так как установлено, что механизмы коалесценции капель иные. В кнпге изложены лишь общие принципы диспергирования, без подробного описания промышленных диспергаторов. Наконец, медленные процессы объяснены па основе структуры эмульсий вместо чисто феноменологических описаний, часто применяемых в реологии. [c.8]

Следует отметить, что русские ученые разработали альтернативный путь для вычисления взаимодействия диэлектриков (Лившиц, 1955, 1956 Дзиазлошинский и др., 1960). Использование этого метода для вычисления энергий взаимодействия коллоидных частиц требует знаний диэлектрических свойств в пределах широкой области частот — данных, которые отсутствуют в настоящее время для многих веществ. Поэтому химики-коллоидники вынуждены прибегать к грубым приближениям, предлагаемым теорией Лондона. Однако эта теория разработана довольно хорошо в применении к дальнедействующим силам между отшлифованными поверхностями, поверхностной энергии неполярных жидкостей и энергии адсорбции простых неполярных молекул на твердых телах — например, бензол на графите (Киселев, 1965). Можно с уверенностью предположить, что эта теория дает правильный порядок величины энергии взаимодействия коллоидных частиц. [c.95]

Анализ диэлектрических свойств различных систем, приведенных в табл. У.2, связанный с размерами частиц, можно проводить двумя методами. Один метод состоит в том, чтобы распространить макроскопическую обработку, пригодную к крупподисперсным системам (диаметр частиц > 10 мкм), на мелкодисперсные системы. Другой метод, основанный на молекулярной теории гомогенных растворов, использует методику, применяемую к молекулярным дисперсиям (— 10 см), к довольно крупнодисиерсным системам. [c.325]

С помощью первого метода исследуют некоторые круиподисперс-ные системы, такие как эмульсии и суспензии, вторым — растворы несложных молекул и некоторых полимеров в свете диэлектрической теории полярных молекул. Однако для систем, являющихся промежуточными (со средним размером частиц), таких как микроэмульсии, солюбилизированные системы воды в растворителях, коллоидные дисперсные системы и растворы полимеров, до сих пор не имеется общеирипятьхх методов определения диэлектрических свойств. [c.325]

Уравнения (7.2) и (7.3) получены Дебаем при условии, что все диполи в диэлектрике одинаковы и не взаимодействуют между собой, поэтому имеется одно время релаксации т. Однако в реальных диэлектриках, в частности полимерах, процессам релаксации присуще распределение времен Xi, описываемое релаксационным спектром. Тот факт, что диэлектрические свойства полимеров не могут быть точно описаны уравнением с одним т, был впервые принят во внимание Фуоссом и Кирквудом [7.2], которые прямым образом учли существование спектра времен релаксации для полимеров. Учет распределения времен релаксации в конденсированных системах, в которых отсутствуют дальнодействующие силы, сделан в теории диэлектрических свойств слабополярных систем. Если функция распределершя времен релаксации является симметричной, то для обобщенной диэлектрической проницаемости может быть использовано модифицированное уравнение Дебая вида [c.177]

Лангбайн [55] рассмотрел более общий случай и-слойных, в том числе и несимметричных, систем с учетом сил изображения мгновенных диполей, порожденных наличием границ раздела слоев с различными диэлектрическими свойствами. Для двух тел и одной прослойки (и = 3) этот метод расчета дисперсионных сил дает решение, совпадающее с теорией незапаздывающих сил Лифшица. Однако метод Лангбайна приводит к несколько иным выражениям для констант С, О, Е в уравнении (1У.43). С учетом только первого [c.92]

Парседжиан и Вейс [59] реализовали второй подход, рассчитав силы молекулярного притяжения в пятислойной системе (см. рис. IV.15), принимая, что в пределах граничных слоев б значения 2(i ) переменны по их толщине. Как показали расчеты, экспоненциальный спад значений в пределах слоев б снижает силы молекулярного притяжения подложек по сравнению с расчетом по пятислойной модели с использованием средних значений 62(1 ) = = onst для граничных слоев б. Таким образом, неоднородность диэлектрических свойств граничных слоев заметным образом меняет поле дисперсионных сил. Это важное обстоятельство пока мало учитывается при применении теории молекулярных сил к реальным объектам. [c.94]

Ритсон и Хастед [35] развили теорию диэлектрического насыщения вблизи ионов на основе теории диэлектрических свойств жидкостей Онзагера [36], а также на основе усовершенствования теории Кирквуда [37]. Полученные ими результаты качественно согласуются с опытными значениями понижения диэлектрической постоянной. Кроме того, они подвергли анализу теории концентрированных растворов и рассмотрели влияние следующих факторов поправки на ван-дер-ваальсовский ко-объем, ассоциации ионов по Бьерруму, изменения диэлектрической постоянной и изменения структуры растворителя в присутствии растворенного вещества. Ритсон и Хастед пришли к выводу, что необходимо целеустремленное теоретическое рассмотрение проблемы взаимодействия ионов с растворителем. [c.572]

Днэлектрнческая проницаем ость — это одна нз количественных характеристик полярности растворителя см. обсуждение диэлектрических свойств в разд. Теория растворимости . Корреляция полярности растворителя с диэлектрической проницаемостью является очень грубой. [c.137]

В общем случае выражение Дебая для комплексной диэлектрической проницаемости не удовлетворяет экспериментальным данным. Как правило, зависимости г и г" от со в области дисперсии охватывают более широкий диапазон частот. Дебаем и Раномом было высказано предположение, что в полярных молекулярных системах имеет место набор или спектр времен релаксации, вызывающий уширение указанных кривых. Эта идея широко используется в феноменологических теориях вязкоупругих и диэлектрических свойств конденсированных систем [4, с. 120]. [c.22]

Одной из проблем исследования диэлектрических свойств сорбированной воды является определение ее диэлектрической проницаемости. Для оценки величины диэлектрической проницаемости сорбированной воды обычно применяются формулы Бруггемана, Лоренца (Оделев-ского), Вагнера и др. Однако все эти соотношения применимы для смесей, не содержащих в качестве одного из компонентов сильнополярное вещество, каким является вода. Более применима для этих целей теория Онзагера — Кирквуда — Фрелнха, предложенная для полярных диэлектриков. При малой влажности у частиц материала нет двойного электрического слоя противоионов, поэтому можно не учитывать низкочастотную диэлектрическую дисперсию [49]. Однако определение диэлектрической проницаемости осложняется тем, что сорбированная вода, как отмечалось, находится внутри пор в виде не связанных между собой микровключений — ассоциатов. В связи с этим нельзя определять макроскопические (массовые) характеристики сорбированной воды (в частности, ее диэлектрическую проницаемость). Строго говоря, необходимо искать не диэлектрическую проницаемость сорбированной воды, а молекулярные характеристики (дипольный момент сорбированных молекул, энергию активации поляризации) и определять взаимное положение и ориентацию соседних молекул воды внутри ассоциатов. [c.74]

Дальнейшие исследования диэлектрических свойств растворов гидрофильных веществ показали, что применение к ним теории мак-ромолекулярного вращения затруднено [8]. Для объяснения диэлектрических явлений в гидрофильных дисперсных системах широко используются представления о структурных превращениях воды на границе раздела фаз и, в частности, возможности миграции протона по кооперированным водородным связям в гидратном слое [9. Необходимо отметить, что гидратация дисперсных фаз, оказывая существенное влияние на структуру двойного электрического слоя, может изменять и его поляризацию в электрическом поле. Развитие исследований А. В. Думанского по электрохимии дисперсных систем привело к появлению новых направлений, которые кратко рассмотрены ниже. [c.109]

Существует и другой способ диэлектрических измерений. Уравнения релаксационной теории, описывающие диэлектрическое поведение полимеров, как правило, симметричны относительно параметра соТ, поэтому, очевидно, изучение частотных зависимостей при Т = onst можно заменить исследованием температурных зависимостей диэлектрических параметров при о) = = onst. Так как с точки зрения релаксационной теории изменение температуры на несколько градусов часто оказывается эквивалентным изменению частоты на порядок, то понятно, что изменение диэлектрических характеристик полимеров в широком интервале температур будет эквивалентно изменению частоты на десятки порядков. Этот второй способ изучения диэлектрических свойств полимеров применяется наиболее часто. [c.240]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология