Методы определения устойчивости дисперсных систем
реклама
Национально исследовательский Томский политехнический университет Диагностика устойчивости дисперсных систем • Лекция 2 лектор к.х.н., доцент ОНХ Перевезенцева Дарья Олеговна План лекции • 1. Виды устойчивости дисперсных систем. • 2. Нестабильность дисперсных систем. • 3. Методы определения устойчивости дисперсных систем. Устойчивость дисперсных систем • Устойчивость дисперсной системы – неизменность во времени ее основных параметров: дисперсности и равномерного распределения частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде. Виды устойчивости дисперсных систем • 1. Агрегативная (термодинамическая) способность частиц дисперсной фазы оказывать сопротивлению слипанию и тем самым удерживать определенную степень дисперсности (способность сохранять размер частиц дисперсной фазы). • 2. Седиментационная (кинетическая) – устойчивость дисперсной фазы по отношению к силе тяжести (способность сохранять равномерное распределение частиц дисперсной фазы по объему дисперсионной среды). Факторы агрегативной устойчивости • 1. Электростатический – наличие ДЭС на поверхности частиц. у д т п п Г н п ( Факторы агрегативной устойчивости • Адсорбционно - сольватный – любая коллоидная частица окружена сольватной оболочкой растворителя, препятствующей сближению частиц. Факторы агрегативной устойчивости • Энтропийный – стремление частиц дисперсной фазы к равномерному распределению по объему дисперсионной среды. Нестабильность дисперсных систем • Дисперсные системы обладают большой удельной поверхностью частиц дисперсной фазы, избыточной свободной энергией все они термодинамически неустойчивы. Термодинамическая (агрегативная) • неустойчивость проявляется в постепенном увеличении размеров частиц дисперсной фазы их агрегирования. Термодинамической причиной является избыточная поверхностная энергия – избыток свободной энергии (энергии Гемгольца) на поверхности частиц дисперсной фазы по сравнению со свободной энергией в объеме вещества. • При воздействии на систему гравитационных сил возможно три случая: • 1.Частицы таких размеров, что они равномерно распределены в объеме дисперсной фазы. • 2. Если частицы крупные, то в поле силы тяжести происходит их оседание. Изучая скорость оседания можно определить размер частиц. • 3.Если частицы по объему сосуда распределены неравномерно, то имеем дело с седиментационно диффузионным равновесием. Методика эксперимента Метод седиментационного анализа 9η ⋅ H r= (1), 2g(ρ − ρ0 ) ⋅ t где η – динамическая вязкость среды (Па·с), ρ – плотность порошка (кг/м3), ρ0 – плотность седиментационной жидкости (кг/м3), g = 9,81– ускорение свободного падения (м/с2), H – глубина погружения чашечки (путь) (м), Торсионные весы t – время (с). Представление результатов седиментационного анализа Определение дисперсного состава меди Рис. 1. Кривая седиментации суспензии меди 1,2- порошки меди, полученные ЭВП, 3- порошок меди, полученный методом распылением расплава Кривые распределения частиц в порошках меди q/dr, 1·108 25 20 15 1 10 5 2 3 0 0 2 4 6 8 10 12 r(ср), мкм Рис. 2. Дифференциальные кривые распределения частиц в порошках меди: 1,2- порошки меди, полученные ЭВП, 3 – ПМС меди
