Студопедия  
Главная страница | Контакты | Случайная страница

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Механические методы

Читайте также:
  1. D. Прочие методы регулирования денежно-кредитной сферы
  2. I. АДМИНИСТРАТИВНЫЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ
  3. I. Методы эмпирического исследования.
  4. I.4. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ СПЕЦКУРСА
  5. II Биохимические методы
  6. II Методы очистки выбросов от газообразных загрязнителей.Метод абсорбции.
  7. II Методы очистки сточных вод от маслопродуктов.Принцип работы напорного гидроциклона.
  8. II. Методы теоретического познания.
  9. II. Раскрыть методы комплексной оценки хозяйственно-финансовой деятельности
  10. II. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДООХРАННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ

Вопросы к занятию

 

Вопрос 1. Понятие о дисперсных системах и их классификация.

Своим названием коллоидная химия обязана коллоидам или коллоидным растворам. В истинных растворах вещество раздроблено до молекул, а между растворенными веществами и растворителем отсутствует граница раздела фаз. Мельчайшие частицы коллоидных растворов, которые нельзя увидеть в обычный микроскоп, составляют одну фазу, а среда, в которой они находятся,- другую.

Современная коллоидная химия существенно расширила свои границы. Ее объектами являются дисперсные системы, размеры частиц которых могут быть значительно больше размеров частиц коллоидных растворов, а сами коллоидные растворы составляют лишь один из видов дисперсных систем.

Дисперсные системы, как правило, многофазны; они состоят из двух и более фаз, т.е. гетерогенны. Раздробленную (прерывную) часть дисперсной системы принято называть дисперсной фазой, а нераздробленную (непрерывную) – дисперсионной средой. Между дисперсной фазой и дисперсионной средой образуется граница раздела. Необходимым условием образования дисперсных систем является растворимость или ограниченная растворимость дисперсной фазы и дисперсионной среды.

 

Классификация коллоидных систем

Многочисленные дисперсные системы можно классифицировать по различным признакам. Существуют общие признаки, которые характерны для всех дисперсных систем, и частные, распространяющиеся лишь на отдельные виды этих систем.

Классифицировать дисперсные системы можно на основе следующих общих признаков: агрегатное состояние дисперсной фазы и дисперсионной среды; размер и распределение частиц дисперсной фазы по размерам; вид дисперсной фазы.

Классификация дисперсных систем в зависимости от агрегатного состояния дисперсной фазы и дисперсионной среды приведена в таблице 1.

Каждая система имеет свое обозначение и название: в числителе указывается агрегатное состояние дисперсной фазы, а в знаменателе –дисперсионной среды.

Таблица 1

Дисперсионная среда Дисперсные системы для дисперсных фаз
твердых жидких газовых
жидкая т/ж естественные водоемы, краски, красители для тканей ж/ж нефть, теплое молоко, майонез, краски, лаки г/ж мыльная пена, игристые вина, газированная вода
твердая т/т уголь, драгоценные камни, бетон, цемент, асфальт ж/т древесина, растительный мир г/т хлеб, сыр, пенопласт, пемза
газовая т/г мука и сыпучие пищевые массы, пыль и дым в атмосфере ж/г туман, облака, бытовые средства в аэрозольном состоянии г/г маловероятны (образуются за счет флуктуации плотности)

 

Второй отличительный признак, по которому возможно осуществить классификацию всех дисперсных систем, является размер частиц дисперсной фазы.

Классификация дисперсных систем по этому признаку приведена в таблице 2.

Таблица 2

Класс Размер частиц дисперсность представители
мк м м-1
высокодисперсные 10-3-10-1 10-9-10-7 109-107 рубиновое стекло, золь крем-ниевой кислота
среднедисперсные 0,1-10 10-7-10-5 107-105 растворимый кофе, сахарная пудра, сажа
грубодисперсные >10 >10-5 <105 крупа, капли дождя

Высокодисперсные системы типа Т/Ж образуют золи, которые часто называют коллоидными растворами. Именно с изучения коллоидных растворов и растворов высокомолекулярных соединений берет начало коллоидная химия, как самостоятельная наука. «Коллоид» - от греческого слова «колла» - клея, одного из представителей ВМС.

Существует еще и третий признак, по которому классифицируют все дисперсные системы. Этот признак обусловлен видом дисперсной фазы. Нельзя представлять дисперсную фазу, т.е. раздробленное вещество, только в качестве частиц определенного размера. Дисперсную фазу могут составлять пленки, мембраны, нити или капилляры (таблица 3).

Таблица 3

Дисперсная система Представители
вид характеристика  
трехмерная твердые частицы, капли, пузырьки Почва, порошок цемента и бетона, мука, молоко, майонез, растворимый кофе
двухмерная нити, волокна, капилляры, пора Древесина, ткани, пористые вещества, хлеб, сухари, волосы, кожа
одномерная пленки, мембраны Жидкие пленки (в том числе пленки нефти на поверхностях), тонкие пленки (мембраны)

 

По кинетическим свойствам дисперсные фазы все дисперсные системы можно подразделить на два класса: свободно-дисперсные, в которых частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут свободно перемещаться (лиозоли, аэрозоли, суспензии, эмульсии), и связанно-дисперсные, к которых одна из фаз структурно закреплена и не может перемещаться свободно. К этому классу относятся гели и студни, пены и др.

Для характеристики взаимодействия между веществом дисперсной фазы и жидкой дисперсионной средой служат понятия «лиофильность» и «лиофобность». Под взаимодействием фаз дисперсных систем подразумевают процессы сольватации (гидратации), т. е. образованию сольватных (гидратных) оболочек из молекул дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы. Системы, в которых сильно выражено взаимодействие частиц дисперсной фазы с растворителем, называют лиофильными (по отношению к воде – гидрофильными). Если частицы дисперсной фазы состоят из вещества, слабо взаимодействующего со средой, системы являются лиофобными (по отношению к воде - гидрофобными).


Вопрос 2. Методы получения коллоидных растворов

Размеры коллоидных частиц настолько велики по сравнению с молекулами дисперсионной среды, что между ними образуется поверхность раздела. Собственно коллоидные системы занимают промежуточное положение по размерам своих частиц между грубодисперсными и молекулярно-дисперсными системами.

То или иное вещество может быть получено в коллоидном состоянии при следующих условиях:

1) размеры частиц данного вещества должны быть доведены до коллоидных размеров, что осуществимо двумя методами:

а) раздроблением более или менее крупных тел до частиц коллоидных размеров (дисперсионные методы); б) укрупнением молекул, атомов или ионов до частиц коллоидного размера (конденсационные методы);

2) необходимо присутствие стабилизатора (ионов электролитов, которые на поверхности коллоидной частицы образуют ионно-гидратную оболочку, препятствующую слипанию частичек при их взаимном столкновении в растворе);

3) коллоидные частицы (дисперсная фаза) должны обладать плохой растворимостью в дисперсионной среде, хотя бы в момент их получения.

При соблюдении этих условий коллоидные частицы приобретают электрический заряд и гидратную оболочку, что препятствует выпадению их в осадок.

 

2.1 Дисперсионные методы

Механические методы

 

Сущность методов механического диспергирования заключается в энергичном и продолжительном растирании, размалывании и прочих механических приемах раздробления вещества. Для этих целей применяются специальные машины, работающие по принципу ударного измельчения и растирания диспергируемых веществ. Наиболее широкое распространение получили шаровые и коллоидные мельницы. Шаровая мельница представляет собой полый цилиндр, в котором находятся стальные или фарфоровые шарики различного диаметра. В цилиндр загружается вещество, подлежащее диспергированию, и он с помощью электромотора приводится в быстрое вращение. Измельчение вещества достигается за счет движения шаров, находящихся в цилиндре. Шаровые мельницы широко используются в технике для получения различных тонкодисперсных порошков: серы, графита, различных минеральных красок. Однако степень дисперсности, достигаемая на этих мельницах, остается сравнительно низкой – диаметр частиц составляет около 50-60 мк.

Если требуется более высокая степень дисперсности, используют специальные коллоидные мельницы. Сконструированная Плауссоном (1920), коллоидная мельница представляет собой полый цилиндр, внутри которого находится специальный ротор с лопастями, вращающийся со скоростью до 20000 об/мин. На рис.1 показана схема коллоидной мельницы.

 


 

Рис 1 Схема коллоидной мельницы

 

Измельчение вещества происходит в зазорах между лопастями ротора b и выступами а внутри корпуса в результате быстрого вращения вала. На этих мельницах может быть достигнута степень дисперсности от 0,1 до 1,0 мк.

Во всех случаях диспергирование обычно ведут, добавляя соответствующие вещества, препятствующие слипанию раздробленных частиц.

 




Дата добавления: 2015-02-16; просмотров: 18 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав




lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав