Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий



Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

4.5.1. Общие принципы управления структурообразованиемв дисперсных системах

Имеется определенная аналогия между предельным разрушением структуры в дисперсных системах с помощью внешних воздействий и самопроизвольным диспергированием при получении коллоидных систем.

Самопроизвольное диспергирование происходит в том случае, если кинетическая энергия частиц компенсирует свободную энергию образования новой поверхности. Критерий такого диспергирования, предложенный П.А. Ребиндером, имеет вид

s dA £g P dV + g' kT , (2.4.66)

где s– межфазовое натяжение; dA– увеличение межфазовой поверхности при отделении элемента объема dV; Р– интенсивность напряженного состояния в элементе объема dV; g и g '– безразмерные коэффициенты.

При рассмотрении процесса разрушения структуры в дисперсных системах по аналогии с уравнением (2.4.66) используют уравнение

s dA £g P dV + g' kT + mv2/2 + St , (2.4.67)

где mv2 /2 – средняя кинетическая энергия, сообщаемая частице массой m внешними механическими воздействиями; v – скорость движения частицы относительно контактирующих с ней; St– суммарная энергия воздействия внешних силовых полей, например, магнитного, электрического и т. д.

Вклад в разрушение структуры кинетической энергии, а также внешних силовых полей, может быть как положительным, так и отрицательным в зависимости от того, какие изменения произойдут в напряженности контактов между частицами при внешнем воздействии.

При разрыве контактов между частицами в единице объема изменение энергии Гиббса составит

dG = n s dA , (2.4.68)

где n – число контактов между частицами в единице объема дисперсной системы.

Если рассматривать структурированную систему, образованную из сферических частиц, то

n = (3/2)Z j /(pd 2) , (2.4.69)

где Z– координационное число (число частиц, взаимодействующих с заданной частицей); j – объемная доля дисперсной фазы; d – характеристический размер частицы (диаметр, длина ребра куба и т.д.)

После интегрирования уравнения (2.4.68) с учетом уравнения (2.4.69) получаем

DG = s DA (3/2)Z j / (pd 2). (2.4.70)

Учитывая (2.4.67) и (2.4.70), можем записать для различных видов работы, которую следует затратить для разрушения структуры,

s DA (3/2)Z j / (pd 2)£ Ep + Ek + Ec + Es , (2.4.71)

где Ер– потенциальная энергия взаимодействия частиц в единице объема; Еk– суммарная энергия теплового движения частиц в единице объема; Ес– кинетическая энергия частиц, сообщаемая всем частицам в единице объема внешним воздействием (перемешивание, вибрация, ультразвук и т.д.); Еs– энергия воздействия на все частицы магнитного или электрического поля.

В левой части соотношения (2.4.71) при постоянной концентрации дисперсной фазы и неизменности размера частиц при разрушении структуры в дисперсной системе и с учетом того, что DА и Z также определяются концентрацией и размером частиц, единственной переменной величиной оказывается межфазовое натяжение. Учитывая это, можно наметить следующие пути управления структурированием и деструкцией в коллоидных системах:

1) снижение межфазового натяжения при введении ПАВ, что способствует разрушению структуры;

2) увеличение энергии взаимодействия частиц, например, при их флокуляции частиц полимерными молекулами, что повышает прочность структуры;

3) повышение энергии теплового движения (т.е. рост температуры), что снижает прочность структуры;

4) внешнее воздействие при определенной интенсивности, соизмеримой с энергией потенциального минимума, что разрушает коагуляционные контакты, а при энергии, соизмеримой с величиной потенциального барьера энергии отталкивания частиц, приводит к упрочнению структуры;

5) воздействие внешних полей, энергия которых также может вносить как положительный, так и отрицательный вклад в изменение прочности структуры в зависимости от изменений напряженности контактов и средней кинетической энергии частиц, вызываемых этими полями.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн