Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






III. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИЕ И СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ



 

Пример 1

Определите коэффициент диффузии D и среднеквадратичный сдвиг частицы гидрозоля за время τ = 10 с, если радиус частицы r = 50 нм, температура Т=293,2 К, вязкость среды η = 10-3 Па*с.

Решение. Коэффициент диффузии рассчитывается по уравнению Эйнштейна:

Коэффициент диффузии и средний сдвиг частицы связаны уравнением Эйнштейна-Смолуховского: , тогда среднеквадратичный сдвиг частицы составит:

Пример 2

Определите радиус гидрозоля золота, если после установления диффузионно- седиментационного равновесия при 293 К на высоте h = 8,5 см концентрация частиц изменяется в е раз. Плотность золота ρ = 19,3 г/см3, плотность воды ρ = 1,0 г/см3.

Решение. При установлении диффузионно-седиментационного равновесия распределение частиц по высоте рассчитывается по уравнению гипсометрического закона:

сh, с0 - концентрация гидрозоля на высоте и начальная, соответственно.

- объем частицы, для сферических частиц равен

Согласно условию задачи сh = c/е, тогда . С учетом этого выражение для радиуса частиц принимает вид:

Пример 3

Рассчитайте осмотическое давление 30%-ного гидрозоля SiO2 при температуре 293,2 К, если удельная поверхность частиц Sуд=2,7*105 м2/кг. Плотность частиц гидрозоля SiO2 ρ=2,2 г/см3, плотность среды ρ=1,15 г/см3.

Решение. Для дисперсных систем осмотическое давление π рассчитывается по уравнению Вант-Гоффа следующего вида:

с- массовая концентрация частиц;

m- масса одной частицы.

Находим массовую концентрацию частицы дисперсной фазы:

Массу сферической частицы определяем по формуле , диаметр частицы . Тогда кг.

Рассчитываем осмотическое давление:

Пример 4

Какое центробежное ускорение должна иметь центрифуга, чтобы вызвать оседание частиц радиусом r равным 5.10-8 м и плотностью ρ=3.103 кг/м3 в среде с плотностью ρ0=1.103 кг/м3 и вязкостью η=1.10-3 Па.с при температуре 300 К.

Решение. Для того, чтобы происходило оседание частиц, необходимо преобладание скорости оседания над скоростью теплового движения примерно на порядок. Для оценки скорости теплового движения частиц рассчитывают средний сдвиг за 1 с, по уравнению:

Задаемся скоростью оседания Uц=3.10-5 м/с. По уравнению

находим центробежное ускорение

Пример 5

Рассчитайте толщину диффузионного ионного слоя λ на поверхности частиц сульфата бария, находящихся в водном растворе хлорида натрия с концентрацией 25 мг/дм3. Относительная диэлектрическая проницаемость раствора при 288 К равна ε=82,2.



Решение. Толщина диффузионного ионного слоя рассчитывается по уравнению: , где

ε0= 8,85.10-12Ф/м электрическая постоянная,

F=96500 Кл/моль постоянная Фарадея,

ионная сила раствора (с-концентрация моль/м3).

Для электролита NaCl ионная сила равна: .

Выразим концентрацию раствора NaCl в моль/м3:

Следовательно, I=0,428. Рассчитаем толщину λ:

Пример 6

Рассчитать и сравнить время оседания частиц в гравитационном и центробежном полях при следующих условиях: радиус частиц r=10-7м; плотность дисперсной фазы ρ=3.103 кг/м3; плотность дисперсионной среды ρ0=1.103 кг/м3; вязкость η=1.10-3 Па.с; высота оседания H=0,1 м; центробежное ускорение ω2h= 200g

Решение. Время оседания . Скорость оседания частиц в гравитационном поле рассчитывают по уравнению:

а центробежном:

Следовательно:

Пример 7

Рассчитать радиус частиц золя AgCl в воде, если время оседания в центрифуге составило 10 мин при следующих условиях: исходный уровень h1=0,09 м; конечный уровень h2=0,14 м; плотность дисперсной фазы ρ=5,6.103 кг/м3; плотность дисперсионной среды ρ0=1.103 кг/м3; частота вращения центрифуги u=1000 об/мин; вязкость η=1.10-3 Па.с.

Решение. Радиус частиц рассчитывают по уравнению:

Угловая скорость ω=2πn/60, где n- число оборотов в минуту (частота вращения). Следовательно,

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Щукин Е.Д. Коллоидная химия / Е.Д. Щукин, А.В. Перцев, Е.А. Амелина. - М.: Изд-во МГУ, 2004.

2. Зимон А.Д. Коллоидная химия: учебник для вузов / А.Д. Зимон, Н.Ф. Лещенко. - М.: АГАР, 2001.



3. Гельфман М.И. Коллоидная химия / М.И. Гельфман, О.В. Ковалевич, В.П. Юстратов. - СПб.: Лань, 2003.

4. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / Под ред. Ю.Г. Фролова и А.С. Гродского - М.: Химия,1986.

 

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!