СПЕЦИФІЧНІ ОСОБЛИВОСТІ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ
Дисперсний стан речовини.
Дисперсна система (ДС)– це гетерогенна багатофазна система, одна з фаз якої є безперервним дисперсійним середовищем, а інші фази рівномірно розподілені в ній у вигляді дрібних частинок.
Для кількісної характеристики дисперсних систем застосовують 4 параметри:
1. Поперечний розмір частинок дисперсної фази [d] = см або м (для кулястих – це діаметр; для куба – довжина ребра; для циліндричних – діаметр циліндра; для пластинчастих – товщина пластинки).
2.Ступінь дисперсності (D) - величина зворотна поперечному розміру:
, [D] = см -1 або м -1 (6.1)
Фізичний зміст дисперсності – це кількість частинок, які вміщаються за поперечним розміром 1 см або 1 м.
3. Питома поверхня - це площа поверхні частинок дисперсної фази, що припадає на одиницю об'єму дисперсної фази або на одиницю маси дисперсної фази:
, [Sуд] = см -1 або м -1
,[Sud]= або . (6.2)
Питому поверхню [Sуд,] можна виразити через поперечний розмір частинок:
а) для сферичної частки (d – діаметр сферичної частки (м), ρ – густина сферичної частки (кг/м 3 )):
(6.3)
б) для циліндричної частки (d - діаметр циліндра (м), ρ – щільність циліндричної частки (кг/м 3 )):
(6.4)
в) для пластинчастої частинки (d – товщина пластинчастої частинки (м), ρ – густина пластинчастої частинки (кг/м 3 )):
(6.5)
Властивості дисперсних систем значною мірою визначаються концентрацією та діапазоном розмірів частинок дисперсної фази. Для характеристики тривимірної дисперсної фази застосовують чисельну, масову або об'ємну концентрацію
Для перекладу чисельноюконцентрації в масову використовують формулу (6.6), де V1-об'єм однієї частинки (м 3 ), ρ - щільність матеріалу частинок (кг/м 3 ):
(6.6)
Таблиця 6.1 Вирази концентрації дисперсної фази
Література: [4] - c.7,8
Контрольні завдання
259. Обчисліть питому поверхню частинок золю золота, отриманого в результаті дроблення 0,5 г золота на частинки кулястої форми діаметром 7,0×10 -9 м. Щільність золота дорівнює 19320 кг/м 3 .
260. Визначте питому поверхню та сумарну площу поверхні частинок золю срібла, отриманого при дробленні 1,2г срібла на частинки кулястої форми з діаметром 1,0×10 -8 м. Щільність срібла 10500 кг/м 3 .
261. Яка поверхня куба має ребро 1 см? Яка загальна площа поверхні того ж матеріалу, якщо він подрібнений на кубики колоїдного розміру, що мають ребро 10 -7 см. Виразіть результати м2.
262. Масова концентрація пилу повітря робочої зони приміщення становить 5 мг/м 3 . Визначити чисельну концентрацію пилу, якщо середній діаметр частинок становить 4 мкм, які щільність 1,1×10 3 кг/м 3 .
263. Розрахувати питому поверхню дисперсної фази сферичної, циліндричної та пластинчастої форми, якщо діаметр сфери та циліндра, а також товщина плівки становить 10 мкм, а щільність речовини дисперсної фази – 1,5×10 3 кг/м 3 .
264. Обчисліть сумарну площу поверхні кулястих частинок золю ртуті з діаметром 2,5×10 -8 м. Золь отриманий дробленням 5,2 г ртуті. Щільність ртуті 13546 кг/м3.
265. Розрахуйте сумарну площу поверхні частинок золю сульфіду миш'яку і число частинок 0,5л золю, якщо 1л золю містить 2,25г As2S3. Частинки золю мають форму кубиків довжиною ребра 1,2×10 -7 м. Щільність сульфіду миш'яку дорівнює 3506 кг/м 3 .
266. Аерозоль отриманий розпорошенням 0,5 г вугілля 1м 3 повітря. Частинки аерозолю мають кулясту форму, діаметр частинки 8×10 -5 м. Визначте питому поверхню та кількість частинок у цьому аерозолі. Щільність вугілля 1,8 кг/м3.
267. У соусах діаметр крапель емульсії олії при ручному збовтуванні становить 20 мкм, а при машинному перемішуванні – 5 мкм. Визначити дисперсність, питому поверхню дисперсної фази, і навіть відношення цих величин, якщо щільність олії дорівнює 950 кг/м 3 .
268. Знайдіть питому поверхню пилоподібного палива, якщо відомо, що вугільний пил просіяли через сита з отворами в 5∙10 -2 мм (щільність вугілля 1,8г/см3 ).
269. Вміст жиру у молоці 3,2%. Визначити об'єм дисперсної фази в упаковці місткістю 1 л та чисельну концентрацію дисперсної фази, якщо діаметр жирових крапель дорівнює 90 мкм. Чому дорівнює чисельна концентрація для 1 м 3 ?
270. Масова концентрація розчину білка становить 20 г/л. Обчисліть чисельну концентрацію розчину, прийнявши сферичні частинки дисперсної фази з радіусом 100 мкм і щільністю 1,1 г/см 3 .