Скорость коагуляции u - это изменение концентрации коллоидных частиц
в единицу времени при постоянном объеме системы.Статьи / Устойчивость дисперсных систем, седиментация и диффузия / Скорость коагуляции u - это изменение концентрации коллоидных частиц
в единицу времени при постоянном объеме системы.
,
где n - концентрация частиц;
t - время.
Знак «-» стоит потому, что концентрация частиц со временем уменьшается, а скорость всегда положительна.
Степень коагуляции a:
,
где Z - общее число столкновений частиц в единицу времени; Zэф - число эффективных столкновений (т.е. столкновений, приводящих к коагуляции) в единицу времени.
Если a = 0, коагуляция не происходит, коллоидный раствор агрегативно устойчив.
Если a = 1, происходит быстрая коагуляция, т.е. каждое столкновение частиц приводит к их слипанию.
Если 0 < a < 1, наблюдается медленная коагуляция, т.е. только некоторые столкновения частиц приводят к их слипанию.
Чтобы частицы при столкновении слиплись, а не разлетелись как упругие шары, должен быть преодолен потенциальный барьер коагуляции ΔUк. Следовательно, коагуляция произойдет только в том случае, когда коллоидные частицы будут обладать кинетической энергией, достаточной дл преодоления этого барьера. Для увеличения степени коагуляции необходимо снижать потенциальный барьер. Это может быть достигнуто добавлением к золю электролита – коагулянта.
Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита представлена на рис. 3.1.2.5.
На графике видны три участка:
I. .
Следовательно, кинетическая энергия kТ << ΔUк, (k – постоянная Больцмана) – лиофобный золь агрегативно устойчив.
II. , т.е. потенциальный барьер коагуляции больше, но соизмерим с кинетической энергией коллоидных частиц, причем с увеличением концентрации электролита – коагулянта он уменьшается, а скорость коагуляции возрастает. Скм – порог медленной коагуляции, Скб – порог быстрой коагуляции. Этот участок кривой выражает зависимость:
На этом участке происходит медленная коагуляция.
III.
Каждое столкновение приводит к слипанию частиц – идет быстрая коагуляция.
Теория быстрой коагуляции, разработанная М. Смолуховским в 1916 г., основана на следующих положениях.
1. Рассматриваемая система является монодисперсной, радиус частиц r.
2. , т.е. все столкновения являются эффективными.
3. Рассматриваются только столкновения первичных частиц.
4. Кинетика коагуляции подобна кинетике бимолекулярной реакции:
,
где k – константа скорости коагуляции.
Проинтегрируем это уравнение, разделив переменные:
,
где u0 – концентрация частиц золя в начальный момент времени;
ut – концентрация частиц золя в момент времени t.
Для характеристики быстрой коагуляции используется период коагуляции(период половинной коагуляции) q.
Смотрите также
Медные сплавы
Для деталей машин используют сплавы меди с цинком , оловом,
алюминием, кремнием и др. (а не чистую медь) из-за их большей прочности: 30-40
кгс/мм^2 у сплавов и 25-29 кгс/мм^2 у технически ...
Химический элемент хром
Элемент №24. Один из самых
твердых металлов. Обладает высокой химической стойкостью. Один из важнейших
металлов, используемых в производстве легированных сталей. Большинство
соединений хром ...
Родий (Rhodium), Rh
Родий — химический элемент с атомным номером 45 в периодической системе, обозначается символом Rh (лат. Rhodium), белого цвета. Твёрдый переходный металл, благородный металл.
Родий — твёрд ...