작업의 목적: 축합법에 의한 수산화철 하이드로졸의 합성; 졸의 전해질 응고에 대한 임계값을 결정하고 응고 이온의 전하에 대한 의존성을 연구하는 단계; 안정제(고분자량 화합물)의 보호가 결정. (작업은 3시간 소요됩니다)
간략한 이론적 소개
수산화철 하이드로졸은 100°C에서 염화제이철의 가수분해 반응을 수행하여 축합법으로 합성됩니다.
FeCl3의 가수분해 반응은 고도로 분산된 수불용성 Fe(OH)3 입자의 형성과 함께 집중적으로 진행됩니다.
수산화철 졸의 집합적 안정성은 우선 분산된 입자 표면에 이중 전기층이 존재함으로써 보장됩니다. 이러한 졸의 기본 입자를 미셀이라고 한다. 미셀은 주어진 분산 매체에 불용성인 응집체를 기반으로 하며, 많은 분자(원자)로 구성됩니다. n, 여기서 n은 응집체에 포함된 분자(원자)의 수입니다.
분산매로부터 이온의 선택적 흡착이나 응집체 표면층의 분자 해리로 인해 응집체 표면이 대전될 수 있습니다. Peskov-Fajans 규칙에 따라 응집체의 일부이거나 응집체와 특별히 상호 작용하는 이온이 주로 흡착됩니다. 응집체에 표면 전하를 부여하는 이온을 전위 결정 이온이라고 합니다. 하전된 집합체는 미셀의 핵심을 형성합니다.
수산화철 졸을 얻는 이 방법을 사용하면 n·m Fe 3+ 코어는 매질로부터 Fe 3+ 이온이 흡착되어 양의 표면 전하를 갖게 됩니다(m은 흡착된 이온의 수). 핵의 전하는 반대 전하를 띤 이온(매질의 부피에 위치한 반대 이온)의 등가 전하에 의해 보상됩니다.
핵 표면(이온 직경에 가까운 거리)에 직접 위치한 반대 이온은 정전기력 외에도 표면의 흡착 인력을 경험합니다. 따라서 이들은 특히 미셀 코어에 단단히 결합되어 있으며 흡착층의 반대 이온이라고 합니다(그 수는 m - x임). 나머지 반대이온은 확산적으로 구성된 이온 껍질을 구성하고 확산층의 반대이온이라고 합니다(그 숫자는 x에 해당함).
소수성 졸미셀은 전기적으로 중성이다. 이온 안정화된 수산화철 졸의 미셀 공식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
총 전위 - 반대 이온 이온 확산
조밀한 레이어 정의
이온층
_______________________
미셀 코어
_________________________________________
콜로이드 입자
______________________________________________________
미셀 공식에서 콜로이드 입자의 경계는 중괄호로 표시됩니다. 흡착층 두께 δ 작은 (< 1 нм) и постоянна. Толщина диффузного слоя λ 훨씬 더 크며(> 10nm일 수 있음) 시스템의 전해질 농도에 따라 크게 달라집니다.
Gouy-Chapman 이론에 따르면 EDL의 확산 부분의 반대 이온은 볼츠만의 법칙에 따라 표면 전위 장에 분포됩니다. 이론에 따르면 층의 확산 부분의 전위는 거리에 따라 기하급수적으로 감소합니다. 작은 전위에서 이러한 의존성은 방정식으로 표현됩니다.
ψ = ψ δ e – χ x(1)
어디 φ δ – 확산층의 전위; 엑스- DES의 확산 부분 시작점으로부터의 거리 χ는 층의 확산 부분 두께의 역수입니다.
층의 확산 부분의 두께는 층의 확산 부분의 전위가 다음과 같은 거리로 간주됩니다. φ δ e배만큼 감소합니다.
동일한 이론에 따르면, 층의 확산 부분의 두께는 다음과 같습니다.
어디 ε 0 - 전기 상수; ε - 매체의 비유전율; 에프– 패러데이 상수; 나– 용액의 이온 강도; c 0 나는– 용액 내 이온 농도; 나는– 전해질 이온의 전하.
이는 전해질 농도와 이온 전하가 증가하고 온도가 감소함에 따라 λ가 감소한다는 방정식에 따릅니다.
한 위상이 슬라이딩 평면에서 다른 위상에 대해 상대적으로 이동하면 EDL이 파손되고(일반적으로 확산 부분에서) 동전기적("제타")이 나타납니다. ζ – 잠재력(그림 1 참조)
고도로 분산된 수산화철 층의 응고 과정에서 상대적으로 작은 크기의 침강 저항성 응집체가 형성됩니다.
가츠. 따라서 탁도법을 사용하여 Fe(OH)3 입자의 응고를 연구하는 것이 가장 편리합니다. 이 방법의 적용 가능성은 입자 크기에 대한 광 산란 강도의 강한 의존성에 기초합니다. 입자가 응고되면 증가하고 그에 따라 졸의 광학 밀도도 증가합니다. 광속이 착색된 졸을 통과할 때 빛의 일부는 산란되고 일부는 흡수되기 때문에 탁도계를 사용하여 이러한 시스템의 응고를 연구할 때 빛의 흡수를 배제해야 합니다. Fe(OH) 3 sol의 경우 이는 적색 필터로 측정하여 얻을 수 있습니다. 입사광의 파장에서 λ = 620 – 625 nm.
급속 응고의 임계값은 전해질의 임계값 부피에 의해 결정됩니다. V ~(ml)는 졸의 광학 밀도가 최대값에 도달하고 전해질을 더 첨가해도 변하지 않습니다. ck 값은 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
어디 에서 까지– 도입된 전해질의 농도, mol/l; 다섯– 졸의 부피, ml.
입자의 뭉침을 방지하고 전해질의 응고작용으로부터 하이드로졸을 보호하기 위해 단백질, 비누, 전분, 덱스트린 등 수용성 고분자화합물과 콜로이드성 계면활성제를 사용합니다. 이들의 안정화 효과는 분산상의 입자 표면에 흡착 겔형 필름이 형성되는 것을 기반으로 하며 계면 장력의 감소 및 표면층의 구조적 및 기계적 특성과 관련이 있습니다.
선택된 졸에 대한 폴리머 또는 계면활성제의 보호 능력은 보호 번호로 특징지어집니다. 에스– 졸의 단위 부피를 안정화하는 데 필요한 물질의 양. 보안번호 에스, 응고 역치도 마찬가지입니다. 에서 까지, 탁도법에 의해 결정됩니다. 보안번호 에스(g/l sol)은 다음 방정식을 사용하여 계산됩니다.
어디 세인트와 함께– 안정제 용액의 농도, g/l; V 데프– 졸의 응고를 방지하는 데 필요한 안정제 용액의 부피, ml.
농축 메커니즘에 따라 전해질을 사용하여 응고할 때(고전하 입자의 경우) 응고 임계값 c to 는 전하에 반비례합니다. 지이온을 6승으로 응고시키는 것, 즉
그림 2. 광학 밀도의 의존성 디전해질의 부피에서 나온 졸 - 응고제 벨.
그림 3. 광학 밀도의 의존성 디안정제 용액의 부피에서 졸 V st.
의미 V 데프임계 부피를 포함하는 재의 안정제 부피에 해당합니다. V ~의존성 곡선에 있는 전해질 디= 에프(V st) 아래쪽 수평 섹션이 나타납니다(그림 3).
기기 및 측정 방법
광전 색차계 유형 FEK – 56M
전기스토브
250ml 원추형 플라스크
20ml 튜브
25ml 뷰렛 및 눈금이 매겨진 피펫
2%(wt.) 황산나트륨 용액
0.5M 아세트산나트륨 용액
0.01%(wt.) 젤라틴 용액
Fe(OH)3 하이드로졸을 얻기 위해 염화제2철 용액 10ml를 끓는 증류수 250ml와 함께 플라스크에 붓는다. 적갈색의 생성된 졸을 실온으로 냉각시켰다.
10ml의 졸, 물 및 전해질(Na2SO4또는 CH3COONa 용액)을 다음 용량으로 10개의 시험관에 붓습니다.
튜브 번호... 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
물의 양, ml...... 10.0 9.0 8.5 8.0 7.5 7.0 6.5 6.0 5.5 5.0
전해질량
벨, 밀리...... 0 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
전해질은 광학 밀도를 측정하기 직전 2-4분 동안 각 졸 샘플에 도입됩니다.
각 플라스크 내의 졸의 광학밀도는 광필터 No.8 또는 No.9를 사용하는 광전색차계를 사용하여 측정한다.
작업 실행 순서
얻은 데이터는 표 1에 기록되어 있습니다.
표 1 . 광학적 방법에 의한 수산화철 졸의 응고 연구 결과.
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세례반:
100% +
99. 응고 과정에서 전해질 작용의 길항작용과 상승작용
서로 다른 전하 부호를 갖는 두 개의 콜로이드가 혼합되면 상호 응고가 발생합니다. 각 콜로이드는 하나의 이온이 정상이고 다른 하나는 거대한 질량을 갖는 전해질로 간주될 수 있습니다. 양으로 하전된 입자를 가진 콜로이드는 음의 입자를 가진 졸에 대한 응고 전해질 역할을 할 것이며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 당연히 가장 완전한 응고는 입자의 상호 중화에 해당하는 콜로이드 용액의 특정 최적 비율에서 발생합니다. 콜로이드 중 하나가 초과되면 부분적인 응고가 발생하거나 시스템이 초과 콜로이드의 충전(재충전) 징후와 함께 안정적으로 유지됩니다. 전해질 혼합물과 콜로이드 용액의 응고 결과는 다릅니다. 여기에는 세 가지 경우가 있습니다.
1) 가산성 현상;
2) 이온 길항작용;
3) 이온 상승작용.
작품에서 Yu.M. Glazman, E. Matievich 그리고 다른 저자들은 더 복잡하지만 매우 중요한 실습 사례, 즉 전해질 혼합물을 사용한 응고를 연구했습니다.
첨가물그 효과는 혼합물의 응고 용량이 혼합 규칙에 따라 산술적으로 추가된다는 것입니다. 첨가 작용의 경우, 하나의 전해질이 1/2에서 1 sol로 추가되면 응고를 달성하려면 2/2를 추가해야 합니다. 특히 동일한 원자가의 주요 이온을 갖는 전해질 혼합물을 사용한 응고 중에 부가적인 효과가 종종 관찰됩니다.
두 반대이온의 부가적인 응고 효과와 함께 그들의 작용에서 길항 작용과 시너지 효과가 관찰되는 것은 오랫동안 알려져 왔으며 이는 많은 기술 프로세스뿐만 아니라 이온 효과의 패턴을 이해하는 데에도 매우 중요합니다. 생물학적 활성 이온이 종종 길항제 또는 상승제로 나타나는 살아있는 유기체의 기관 및 조직에 존재합니다.
하나의 전해질의 응고 작용은 다른 전해질이 있을 때 시작됩니다. 이는 서로 다른 원자가의 이온(예: Al 3+ 및 R +)의 혼합물과 음의 졸의 응고 중에 관찰되는 현상입니다. 가산성에서 벗어나는 이유는 전해질 혼합물에서 이온 활성의 정전기적 감소와 착물 형성 때문일 수 있습니다.
전해질 혼합물로 응고할 때 어떤 경우에는 이온의 시너지 효과가 관찰됩니다(길항 현상의 반대 효과, 즉 다른 전해질이 있을 때 한 전해질의 응고 효과가 증가하는 경우). 낮은 농도의 전해질에서는 콜로이드 용액이 응고됩니다. 구조적, 기계적 특성이 향상된 콜로이드 입자 표면에 흡착층을 추가로 생성함으로써 전자기 응고에 대한 용액의 안정성을 크게 높일 수 있습니다. 이러한 층은 전해질에 의한 응고를 방지할 수 있습니다. 소량의 고분자량 화합물(젤라틴, 한천, 계란 알부민 등) 용액을 첨가하여 전자에 대한 졸을 안정화시키는 것을 보호라고 합니다.
보호졸은 전해질에 대한 저항성이 매우 높습니다. 예를 들어, 단백질 물질로 보호되고 의약품(프로타르갈, 콜라갈)으로 사용되는 은의 콜로이드 용액은 전해질에 둔감해지며 증발하여 건조될 수 있습니다. 물로 처리한 후 건조 잔류물은 다시 졸로 전환됩니다. 그러나 서로 다른 물질의 보호 효과는 동일하지 않습니다. 특정 표준 조건에서 특정 졸의 응고를 방지하기에 충분한 물질의 양은 보호 조치의 척도로 사용됩니다. 예를 들어, 젤라틴의 "황금수"는 0.01입니다. 이는 0.01mg이 10ml를 보호한다는 의미입니다. 응고된 금졸 10% NaCl 용액 1ml 계란 알부민의 “황금수” – 2.5, 전분 – 20. 비슷한 방식으로 “은수”, “황수” 등을 평가할 수 있습니다.
100. 강전하와 약전하를 띤 졸의 응고
콜로이드 화학의 발전 과정에서 소수성 졸의 안정성(특히 전해질의 응고 효과)을 시스템의 특정 매개변수 및 분산상의 상호 작용 중에 발생하는 현상과 연결하려는 많은 이론이 나타났습니다. 분산 매체. 가장 성공적인 것은 소련 과학자들의 이름을 딴 DLFO 이론으로 명명된 현대 안정성 이론이었습니다. (B.V. Deryagina, L. D. 랜도, E. 페어웨이, J. 오버벡). DLPO 이론에 따르면, 분산매 내 전해질 농도가 증가하면 확산층의 두께가 감소하게 됩니다. 확산층의 두께는 분자 인력이 작용하기 시작하는 크기까지 감소합니다. 그 결과 집합적 안정성과 동역학적 안정성이 손실됩니다. DLFO 물리적 응고 이론은 최초의 정량적 이론을 나타냅니다. 응고 역치를 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 결과적으로 Schulze-Hardy 규칙은 이 이론을 따릅니다.
Deryagin의 "6도 법칙" Z 6 Z 6은 응고 역치 또는 응고 능력의 의존성을 설정합니다. 다섯 k = 1/Sk) 이온 전하에 대한 것입니다. 수량 다섯 1개, 2개 및 3개의 하전된 반대 이온에 대한 k는 Schulze-Hardy 규칙에 따라 1:64:729로 서로 상관됩니다.
입자의 단거리 상호 작용으로 인해 응고가 발생하는 경우 이러한 시스템은 불안정하며 대부분의 경우 응고는 되돌릴 수 없습니다. 왜냐하면 첫 번째 최소값의 깊이가 일반적으로 kT보다 크기 때문입니다. 장벽 높이의 감소는 특정 흡착으로 인해 발생할 수 있습니다. 따라서 우리는 두 가지 유형의 응고에 대해 이야기할 수 있습니다. 농도와 흡착.
고려된 단순 이론과 z > 2에 대한 실험을 비교하는 것은 불가능하다는 점에 유의해야 합니다. 왜냐하면 이 버전의 이론은 크기와 부호 모두와 관련된 다중 전하 반대 이온에 대한 ψ 1 (c)를 고려하지 않기 때문입니다. ψ 1 .
두 번째 최소값에서 입자의 상호 고정을 위한 DLFO 이론이 추가로 개발되면 3.5-2.5의 지수 값에 도달할 수 있습니다. 이는 추가 상호 작용에 대한 가상의 실험 데이터로 확인됩니다.
모든 공동 작업은 전기 계층의 특성과 분산 시스템의 안정성 사이의 연결을 설정하는 DLVO 이론을 기반으로 합니다. 이러한 연구에서는 더 복잡한 경우(예: 이온 흡착 고려)가 고려되고 결과적으로 ψ 1의 변화로 인해 응고 영역 현상이 발생합니다.
전기적 성질 또는 반발력에 대한 아이디어는 응고 영역과 다중 하전된 반대 이온이 있는 전해질 용액의 ψ 1 변화 성질 사이에 연결이 설정될 때 더욱 타당해집니다. 동일한 조성의 분산상 입자의 동일한 전하를 사용하면 정전기적으로 서로 반발해야 하는 것이 분명해 보입니다.
결과적으로, 정성적 고려의 틀 내에서 확산층이 변형될 때 반발력이 발생하며, 입자에 접근하기 위해서는 더 높은 장벽, 즉 ψ 1 이 더 높고 표면에서 더 지연되는 장벽을 극복해야 합니다. , 확산층의 두께가 두꺼워집니다.
다가 반대이온의 경우 농도가 증가함에 따라 ψ 1 값이 훨씬 빠르게 감소하며 이는 Schulze-Hardy 규칙을 설명합니다.
101. 응집, 헤테로응고(정의, 예)
응집- 느슨하고 벗겨지는 응고물(응집)을 형성하는 응고 유형입니다.
많은 경우, 추가된 "보호" 콜로이드(PMC) 양에 대한 정량적 특성(예: c)을 통해 표현되는 안정성의 의존성은 명확하게 정의된 최소값을 통과합니다. 즉, 보호 효과를 제공하기에 부족한 양으로 IUD를 추가하면 저항이 감소합니다. 특히 사슬의 양쪽 말단에 극성기를 갖는 선형 거대분자(예: 폴리비닐 알코올)의 특징인 이 현상은 현재 긴 중합체 분자가 분산상의 두 개의 서로 다른 입자의 두 말단에 부착되어 있다는 사실로 설명됩니다. 탄화수소 “다리”로 이들을 연결합니다.
이론적으로 수행되는 응집 현상의 정량적 해석 라 메라 조회수 기준 I. 랭뮤어 는 첫 번째 입자에 이미 흡착된 분자에 대한 다른 쪽 끝이 두 번째 입자에 흡착할 확률이 더 크고 이러한 분자의 수가 많을수록 자유 표면의 비율도 커진다는 것을 보여주었습니다. 결과적으로, 최소 안정성은 거대분자로 표면층을 채우는 것의 절반에 해당합니다.
응집제의 가격이 상대적으로 저렴하기 때문에 이러한 현상(응집)은 현탁액, 졸의 침전, 특히 자연수와 폐수의 정화에 널리 사용됩니다.
이종응고– 서로 다른 구성이나 크기의 입자 사이의 상호 작용. 이종응고의 개념은 일반적이며, 특별한 경우로 고려되는 경우에 두 개의 동일한 신체의 상호작용을 포함합니다.
이종응고의 예는 다음과 같습니다. 상호 응고 반대로 하전된 입자. 이 경우 정전기력은 부호가 바뀌고 인력이 됩니다. 에너지 장벽이 없으면 어떤 값에서도 빠른 응고가 발생합니다. 와 함께.
이 공정은 분산 시스템의 실제 파괴에 매우 널리 사용되며, 이는 자연수 및 산업수 정화 문제와 관련하여 특히 중요합니다. 따라서 물 공급 스테이션에서 물이 모래 필터에 들어가기 전에 Al 2 (SO 4) 3 또는 FeCl 3가 추가됩니다. 가수분해의 결과로 형성된 Fe 또는 Al 산화물 수화물의 양전하 졸은 부유된 음전하 토양 입자를 빠르게 응고시킵니다. 졸의 상호 응고 현상은 여러 자연 및 기술 과정에서 매우 중요합니다. 상호 응고는 자연에서 흔히 발생합니다(예: 바다와 강물을 섞는 경우). 강물 콜로이드의 응고는 다음과 같이 발생합니다. 바닷물 염의 이온은 강물의 하전된 콜로이드 입자에 흡착됩니다. 흡착의 결과로 입자가 배출되고 큰 응집체로 결합되어 침전됩니다. 그래서 바닥에는 점차적으로 많은 양의 미사가 쌓이고, 나중에는 섬과 떼가 형성됩니다. 이것이 우리 강의 많은 삼각주가 형성된 방식입니다.
DLFO 이론의 응용이종응고 과정에 대한 연구는 어떤 경우에는 U ter뿐만 아니라 U a의 부호도 변한다는 것을 보여줍니다. 이 경우 런던 세력의 성격은 변하지 않습니다. 흡착된 콜로이드의 고정 과정에서 중요한 역할은 흡착된 입자와 흡착제 표면의 반대 전하로 인해 발생하는 응고에 의해 수행됩니다.
L. A. 쿨스키 응고되는 것은 물의 콜로이드 불순물이 아니라 응고제의 가수분해 중에 형성된 수산화물이라는 사실이 입증되었습니다. 수질 정화 자체는 응고의 결과로 발생하는 것이 아니라 수산화물 표면의 콜로이드 불순물 흡착으로 인해 발생합니다. 수산화알루미늄 입자의 응고 및 이와 관련된 물에서의 침전은 물에 용해된 전해질의 영향으로 발생합니다.
102. 전해질이 동전기적 전위에 미치는 영향. 응고 구역
크기 ζ -전위는 용액의 총 전해질 함량에 따라 결정됩니다. 농도가 증가하면 확산층의 두께가 감소하므로 동전기 전위가 감소합니다. 이는 이온의 농도뿐만 아니라 원자가에도 의존하며 반대 이온, 즉 입자의 전하와 반대 전하를 갖는 이온이 특히 중요한 역할을 합니다. 특히 영향력이 크다. ζ - 전위는 1가 복합 유기 이온(염료, 알칼로이드 등)에 의해 발휘되며, 그 영향은 2가 무기 이온의 전위에 대한 영향에 비례합니다.
경험에 따르면 알칼로이드 및 염료의 복합 유기 이온뿐만 아니라 수소 및 수산기 이온, 고가 이온(Al 3+, Fe 3+, PO 3-, 구연산염 이온 등)은 환원을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 ζ -잠재적이지만 특정 농도에서는 부호가 변경됩니다.
응고 중에 입자는 서로 끌어당기는 에너지가 입자를 서로 멀어지게 하는 열(브라운) 운동 에너지보다 더 큰 거리로 서로 접근해야 합니다. 확산층의 이온 껍질이 접촉할 때 발생하는 정전기 반발로 인해 필요한 접근 방식이 방지됩니다. 전해질이 콜로이드 용액에 도입되면 두 가지 독립적인 과정이 발생합니다.
첫 번째– 외부 확산 쉘에서 이온 흡착을 교환합니다. 즉, 유입된 전해질의 주요 이온에 대해 확산층의 이온을 교환합니다. 이것은 응고물에서의 동반을 설명합니다.
두 번째 프로세스– 이 확산층의 압축으로 인해 이온의 일부가 이중 전기층의 내부(헬름홀츠) 부분으로 전달됩니다. 확산층의 두께 감소로 인해 콜로이드 입자는 그들 사이에 반발력이 발생하지 않고 더 가까이 접근할 수 있는 가능성을 얻습니다. 충분히 작은 거리에서는 상호 인력이 입자의 접착 및 응고를 일으킬 수 있습니다.
전기 이중층의 압축은 낙하로 판단할 수 있습니다. ζ -전위는 일반적으로 전해질이 추가됨에 따라 관찰됩니다. 그 붕괴 자체가 응고의 원인은 아니지만, 전기 이중층의 구조 변화를 나타내는 지표 역할을 합니다. 연결 ζ - 응고 가능성은 불규칙한 응고 열 또는 응고 영역의 발생에서 명확하게 나타나며 예를 들어 고려할 수 있습니다. 3가 및 4가 금속 이온과 큰 유기 양이온은 음의 졸에 점점 더 많이 첨가될 때 완전히 특별한 방식으로 거동합니다. 처음에는 응고 임계값에 도달하면 다른 응고 이온과 마찬가지로 졸(첫 번째 응고 영역)의 응고를 유발합니다. 그런 다음 전해질 농도가 더 높은 졸의 새로운 부분에서는 응고가 발생하지 않습니다(안정 영역). 또한, 전해질 농도가 훨씬 높아지면 다시 응고가 발생합니다(제2 응고 영역). 전기영동으로 쉽게 확인할 수 있는 두 번째 안정대에서는 콜로이드 입자가 더 이상 음전하를 띠지 않고 양전하를 띠게 됩니다. 분명히, 고도로 흡착된 고도로 전하를 띤 양이온과 큰 유기 양이온은 초등가량으로 이중층의 헬름홀츠 부분에 들어갈 수 있습니다. 이로 인해 동반된 음이온이 이중층의 확산 부분으로 들어가 부호가 변경됩니다. ζ -잠재적인.
이 현상을 응고 구역이는 전해질 농도가 증가함에 따라 응고 영역 다음에 두 번째 안정 영역이 나타나는 것으로 구성됩니다. 이 두 번째 영역에서 입자 전하는 초기 안정 영역의 전하와 부호가 반대인 것으로 나타났습니다. 더욱 성장하면서 와 함께새로운 임계값에서 s"k두 번째 응고 영역이 시작됩니다.
103. 급속 응고의 동역학. Smoluchowski의 이론
좁은 농도 범위에서는 급격한 증가가 있습니다. 다섯더 이상 증가해도 변하지 않는 특정 값으로 와 함께. 이에 따라 안정성, 느린 응고(임계값 sk m 포함) 및 빠른 응고(임계값 sk b 포함)의 세 가지 명확하게 구분된 영역을 구분할 수 있습니다.
왜냐하면 성장과 함께 와 함께에너지 장벽 U의 높이가 감소하면, c = ck m에서 "가장 뜨거운" 입자가 장벽을 통과할 확률이 나타난다는 사실로 관찰된 패턴을 설명할 수 있습니다. (T ≥ U)입자; 더 나아가 이 확률은 증가하고 c > sk b에서 제한 값인 1에 도달합니다. 즉, 이 영역에서는 장벽이 너무 많이 감소하여 모든 입자가 이를 극복하고 입자 연결로 이어지는 유효 충돌 횟수가 더 이상 변하지 않습니다. 이 숫자는 입자 농도에만 의존합니다. 다섯그리고 그들의 속도.
급속응고영역은 모든 충격이 유효한 영역으로 정의된다.
이 영역의 v를 계산하는 것은 충돌 횟수를 계산하는 것이므로 상당히 단순화됩니다. 그러나 일차 입자뿐만 아니라 응고 과정에서 형성된 더 복잡한 입자의 충돌도 고려해야 하기 때문에 여기에서는 많은 어려움이 발생합니다. 이 작업은 훌륭하게 해결되었습니다 M. 스몰루초프스키 (1916)는 입자의 브라운 운동(확산)을 고려하여 빠른 응고 동역학의 정량적 해석을 제안했습니다.
처리 속도 다섯 는 농도 v와 확산 계수를 특징으로 하는 브라운 운동 강도의 함수입니다. 디.
응고 동역학은 M. Smoluchowski에 의해 균질한 구형 입자의 가장 단순한 사례와 관련하여 개발되었습니다. 안정성 한계에 해당하는 알려진 전해질 농도에 도달하면 초기 단일 입자가 충돌하여 이중 입자를 형성합니다. 그들은 차례로 서로 또는 1차 입자와 충돌하여 점점 더 복잡한(5배, 6배 등) 집합체를 형성합니다. p 1, p 2, p 3, ... 1, 2, 3개의 초기 입자로 구성된 입자의 농도를 표시하면 응고 시작 후 모든 입자의 총 수는 Σp = p 1 + p 2입니다. + 페이지 3 + ...
두 개의 입자가 결합할 때마다 하나가 형성되므로(반감기가 발생함) 응고 과정은 공식적으로 이분자 반응으로 진행됩니다. 즉, 총 입자 수는 2차 반응 동역학 방정식에 따라 시간이 지남에 따라 감소합니다.
어디 케이– 응고 속도 상수는 입자 확산 속도 상수와 인력 영역의 반경에 따라 달라집니다.
Smoluchowski의 이론반복적으로 실험적 테스트를 거쳤습니다. 가치 다섯(프로세스 속도) 및 ξ , (응고 기간)은 실험적으로 결정됩니다. 직접적으로 - 다양한 시점에서 초현미경 방법을 사용하여 곡선을 구성하여 단위 부피당 입자 수를 계산함으로써 결정됩니다. v – t,또는 레일리(Rayleigh) 공식을 사용한 광 산란 방법에 의해. 가치 다섯 곡선에 대한 접선의 경사각의 접선으로 구한 값 ξ - 좌표계에서 직선의 경사각의 접선에 의해 결정됩니다. 대략적인 추정치이므로 참고하세요. 다섯그리고 에서 까지응고제에 노출된 시점부터 눈에 띄는 용액 탁도가 시작될 때까지 경과된 시간이 종종 사용되며, 주어진 표준 시점에서 졸의 광학 밀도(또는 광산란)의 비율( 예를 들어 처음부터 1시간 또는 24시간)부터 초기 광학 밀도까지입니다. 이 방법을 일반적으로 탁도법 또는 비탁법이라고 합니다. 급속 응고 이론의 실험적 확인은 확산 이론과 브라운 운동 이론의 기본 개념이 정확하다는 훌륭한 증거입니다.
104. 응고 동역학 응고 과정의 가역성. 해교
소련의 물리학자이자 화학자인 N. A. Fuks가 개발한 이론처음에는 에어로졸 응고를 위해 운동 방정식에 에너지 장벽 값을 도입하여 입자의 상호 작용을 고려합니다.
어디 여– 응고 감속 계수 또는 임의성 인자. 빠른 응고에 비해 공정 속도가 몇 배나 감소하는지 표시합니다.
에너지 장벽의 높이가 증가함에 따라 응고 속도가 급격히 느려지는 것은 방정식에서 분명합니다. 유,단위로 표현 KT, 확산 층의 두께가 증가하고 ( "원거리" 접근 방식에서 제동) 입자 반경이 감소합니다.
이론은 선형 관계를 보여줍니다. 여~에서 와 함께, 실험적으로 확인되었습니다. 결과의 물리적 의미는 역장(force field)에서의 응고 속도가 장(field)이 없는 빠른 응고 동안보다 더 크다는 사실에 해당합니다. 결과적으로, 공정의 동역학에 대한 에너지 매개변수의 영향은 느린 응고 이론으로 설명됩니다.
느린 응고에너지 장벽의 존재로 인한 충돌의 불완전한 효율성으로 설명할 수 있습니다.
응고 과정의 가역성– 응고된 시스템의 해교 능력.
응고 중에 떨어지는 침전물은 구조가 다릅니다. 그 중 일부는 조밀하고 치밀하여 입자가 밀접하게 접촉되어 있으며 응고가 되돌릴 수 없음을 나타냅니다. 다른 응고물은 큰 부피를 차지하고 느슨하고 개방적인 구조를 가지고 있습니다. 그 안에 있는 입자는 액체의 얇은 층과 압축된 전기 층으로 분리되어 격리된 상태로 유지됩니다. 전기 이중층의 확산 정도를 증가시키면 응고물을 다시 졸 상태로 전이시키는 것이 가능하다고 추측할 수 있다. 실제로 어떤 경우에는 침전물을 세척하여 전해질 응고제에서 벗어나 응고의 역과정인 해교(응고체가 졸로 전환)를 유도할 수 있습니다.
해교– 이것은 입자의 분해, 입자 간의 연결 중단, 서로 분리입니다. 해교는 원래 졸이 더 동결건조될 가능성이 높을수록 응고 후 경과한 시간이 짧을수록 시간이 지남에 따라 긴밀한 상호 작용 중에 분산 및 표면 에너지가 감소하면서 입자의 점진적인 융합이 발생하기 때문입니다. 이 경우 응고는 되돌릴 수 없게 되고 해교는 제외됩니다. 해교의 실제 구현 방법응고를 일으키는 원인에 따라 다릅니다. 실제로 응고물을 물로 전해질에서 세척하면( 경사분리, 여과 또는 투석 사용) 해교가 가능할 것입니다. 예를 들어, 세척을 통해 이산화규소, 이산화주석, 금속 황화물 및 황의 새로운 침전물, 특히 단일 전하 이온으로 응고된 침전물을 해교할 수 있습니다. 순수한 액체를 이용한 해교의 예는 물의 영향을 받아 점토를 해교하는 것입니다. 물과 상호작용할 때 이온-용매층이 점토 입자 표면에 나타나 점토 입자 사이의 결합을 약화시킵니다. 결과적으로 물에 상당히 안정적인 점토 현탁액이 형성됩니다. 전기 이중층의 구조를 복원할 수 있는 소량의 해교제를 첨가하면 해교가 더 쉬워집니다. 펩타이저는 전위를 형성하는 전해질입니다. 토양은 투수성이 있고 팽창이 증가하며 구조가 없으며 한마디로 해교됩니다. 비누의 세제 효과는 해교 과정과도 관련이 있습니다. 지방산 이온은 "먼지" 입자의 표면에 흡착되어 오염된 표면에서 입자를 떼어내고 졸 상태로 변환합니다. 졸은 물줄기와 거품 거품을 통해 물체에서 제거됩니다.
데랴긴의 법칙
데랴긴의 법칙- 다양한 제형의 기술에 관해 화학자 B.V. Deryagin이 개발한 규칙입니다.
규칙 자체는 다음과 같습니다. "분산할 때 잘게 분쇄된 의약 물질을 얻으려면 분쇄된 의약 물질 질량의 절반에 용매를 첨가하는 것이 좋습니다."
규칙 설명:약물 입자에는 액체가 침투하는 균열(그리피스 균열)이 있습니다. 액체는 입자에 분리 압력을 가하는데, 이는 수축력을 초과하여 분쇄를 촉진합니다. 분쇄되는 물질이 부풀어 오르면 건조 상태로 완전히 분쇄 한 다음 액체 만 첨가합니다. 약재를 분쇄한 후 교반하여 입자를 분별한다. 녹이 발생한다는 것은 고체 물질이 질량보다 10-20배 더 큰 액체와 혼합될 때 작은 입자가 부유하고 큰 입자가 바닥에 가라앉는다는 사실로 구성됩니다. 이 효과는 크기가 다른 입자의 침전 속도가 다르기 때문에 설명됩니다(스토크스의 법칙). 가장 많이 분쇄된 입자의 현탁액을 배출하고, 침전물을 다시 분쇄하고 전체 침전물이 얇은 현탁액으로 변할 때까지 새로운 액체 부분과 함께 교반합니다. ,
기술 적용
정보 출처
위키미디어 재단.
2010.
다른 사전에 "Deryagin 규칙"이 무엇인지 확인하십시오.
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- (라틴어 coagulatio 응고, 농축에서 유래), 충돌 중 입자의 응집(접착)으로 인해 분산상의 입자가 응집체로 결합되는 것입니다. 충돌은 브라운 운동, 퇴적, 입자 이동의 결과로 발생합니다. 화학 백과사전
다양한 제형의 기술에 관해.
규칙 문구:
규칙 설명
약물 입자에는 액체가 침투하는 균열(그리피스 균열)이 있습니다. 액체는 입자에 분리 압력을 가하는데, 이는 수축력을 초과하여 분쇄를 촉진합니다. 분쇄되는 물질이 부풀어 오르면 건조 상태로 완전히 분쇄 한 다음 액체 만 첨가합니다. 약재를 분쇄한 후 교반하여 입자를 분별한다. 녹이 발생한다는 것은 고체 물질이 질량보다 10-20배 더 큰 액체와 혼합될 때 작은 입자가 부유하고 큰 입자가 바닥에 가라앉는다는 사실로 구성됩니다. 이 효과는 크기가 다른 입자의 침전 속도가 다르기 때문에 설명됩니다(스토크스의 법칙). 가장 많이 분쇄된 입자의 현탁액을 배출하고, 침전물을 다시 분쇄하고 전체 침전물이 얇은 현탁액으로 변할 때까지 새로운 액체 부분과 함께 교반합니다.
기술 적용
비스무티 서브니트라티스 아나 3.0
아쿠아 증류수 200ml
M.D.S. 얼굴을 닦으세요
레시피 의미: 200ml의 정제수를 스탠드에 계량합니다. 절구에 전분 3g과 기본 질산비스무트 3g을 물 3ml(Deryagin의 법칙에 따름)와 함께 갈아서 물 60~90ml를 넣고 혼합물을 저어주고 몇 분간 방치합니다. 침전물에서 나온 묽은 현탁액을 조심스럽게 병에 붓습니다. 젖은 퇴적물을 추가로 유봉으로 갈아서 새로운 물과 섞은 다음 배수합니다. 모든 큰 입자가 얇은 현탁액으로 변할 때까지 분쇄 및 교반을 반복합니다.
메모
위키미디어 재단.
다른 사전에 "Deryagin 규칙"이 무엇인지 확인하십시오.
Deryagin의 법칙은 화학자 B.V. Deryagin이 다양한 제형의 기술과 관련하여 개발한 규칙입니다. 규칙 자체는 다음과 같습니다. “분산할 때 잘게 분쇄된 의약 물질을 얻으려면 다음을 추가하는 것이 좋습니다 ... Wikipedia
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규칙 문구:
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규칙 설명
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