384 matches
-
adsorbție, electrocapilare și electrocinetice. Proprietățile nespecifice se regăsesc la toate sistemele disperse inclusiv cele moleculare. Sugestiv proprietățile nespecifice ale sistemelor disperse pot fi redate printr-o schemă astfel: Studiile comportării cinetico-moleculare permite determinarea mărimii și formei unităților cinetice ale fazei disperse. Dispersiile liofobe, coloizii de asociație și soluțiile macromoleculare se aseamănă în ceea ce privește comportarea cineticomoleculară, deoarece unitătile cinetice sunt apropiate ca mărime. Dacă ne referim însă la structura unității cinetice apar unele deosebiri între dispersiile liofobe, coloizii de asociație și soluțiile de
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
de polimeri își modifică încontinuu dimensiunea, fiind entități fluctuante în timp. Prin urmare, dimensiunile acestora depind de interacțiile polimer-solvent și flexibilitatea lanțului macromolecular. Mărimea micelelor de asociație este determinată de lungimea moleculelor amfifile componente. Fenomenele cinetico-moleculare utilizate în caracterizarea sistemelor disperse și a soluțiilor de polimer sunt: difuzia, sedimentarea în câmp gravitațional și centrifugal, echilibrul sedimentare-difuzie, mișcarea browniană și fenomenele de curgere. Acestor fenomene le poate fi adăugată difuzia prin membrane semipermeabile cu aplicabilitate practică atât în purificarea cât și în
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
denumiți coeficienți de difuzie (D) și sedimentare (S). II.2. Difuzia Difuzia este unul dintre cele mai simple sau chiar cel mai simplu fenomen de transport și reprezintă din punct de vedere macroscopic - procesul spontan de egalizare a concentrației fazei disperse în volumul întregului sistem coloidal, dacă forțele externe, cum ar fi cea gravitațională pot fi neglijate. Sub aspect fundamental, distribuția uniformă a materiei în condiții de echilibru, este dictată de al doilea principiu al termodinamicii, deoarece entropia este maximă când
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
12) rezultă ecuația de legătură între coeficientul de difuzie și masa molară: (30) În baza acestei egalități, știind coeficientul de difuzie și caracteristicile sistemului poate fi calculată masa. Pentru studii riguroase trebuie urmărită dependența coeficientului de difuzie cu concentrația fazei disperse care s-a stabilit că respectă o lege de formă: (31) Pentru calcule se va folosi valoarea prin extrapolare, când v=c și D=D0. Aducerea coeficientului de difuzie la condiții standart (T=20 o C), se bazează pe utilizarea
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
iar solvatarea la cei liofili. Dacă ne referim la hidratarea unității cinetice difuzante, raza particulei solvatate poate fi exprimată funcție de gradul de hidratare. Să notăm cu δ1 gradul de hidratare sau numărul de grame de solvent asociat cu 1g fază dispersă și cu V1 volumul specific al fazei disperse, raza particulei solvatate va fi dată de o relație de forma: (33) Ținând cont de laturile aplicative ale fenomenului de difuzie, au existat preocupări de elaborare a unor metode experimentale, care se
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
la hidratarea unității cinetice difuzante, raza particulei solvatate poate fi exprimată funcție de gradul de hidratare. Să notăm cu δ1 gradul de hidratare sau numărul de grame de solvent asociat cu 1g fază dispersă și cu V1 volumul specific al fazei disperse, raza particulei solvatate va fi dată de o relație de forma: (33) Ținând cont de laturile aplicative ale fenomenului de difuzie, au existat preocupări de elaborare a unor metode experimentale, care se bazează pe realizarea limitei de separație netă între
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
sistem coloidal având mediul de dispersie lichid sau gazos sedimentează sub acțiunea unei forțe exterioare de exemplu sub acțiunea forței gravitaționale sau centrifugale. Sedimentarea conduce în cele din urmă la separarea sistemului în două straturi: unul în care concentrația fazei disperse este maximă - sedimentul - și un strat ce conține doar mediul de dispersie. În același timp particulele sunt supuse unui proces de difuzie care tinde să egalizeze concentrația fazei disperse în întregul sistem. Ținând cont de cele menționate la difuzie se
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
la separarea sistemului în două straturi: unul în care concentrația fazei disperse este maximă - sedimentul - și un strat ce conține doar mediul de dispersie. În același timp particulele sunt supuse unui proces de difuzie care tinde să egalizeze concentrația fazei disperse în întregul sistem. Ținând cont de cele menționate la difuzie se poate intui faptul că sedimentarea predomină în sisteme cu particule relativ grosiere, pe când difuzia în cazul particulelor suficient de fine. Se poate deduce faptul că: o sedimentarea este un
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
menționate la difuzie se poate intui faptul că sedimentarea predomină în sisteme cu particule relativ grosiere, pe când difuzia în cazul particulelor suficient de fine. Se poate deduce faptul că: o sedimentarea este un fenomen care constă în depunerea particulelor fazei disperse sub acțiunea forței gravitaționale sau a forței centrifuge. o sistemul dispers se separă în două straturi: un strat în care concentrația fazei disperse este maximă numit sediment și un strat care conține doar mediul de dispersie. Așadar, după natura forței
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
sisteme cu particule relativ grosiere, pe când difuzia în cazul particulelor suficient de fine. Se poate deduce faptul că: o sedimentarea este un fenomen care constă în depunerea particulelor fazei disperse sub acțiunea forței gravitaționale sau a forței centrifuge. o sistemul dispers se separă în două straturi: un strat în care concentrația fazei disperse este maximă numit sediment și un strat care conține doar mediul de dispersie. Așadar, după natura forței care determină sedimentarea, se disting două tipuri de sedimentări: în câmp
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
fine. Se poate deduce faptul că: o sedimentarea este un fenomen care constă în depunerea particulelor fazei disperse sub acțiunea forței gravitaționale sau a forței centrifuge. o sistemul dispers se separă în două straturi: un strat în care concentrația fazei disperse este maximă numit sediment și un strat care conține doar mediul de dispersie. Așadar, după natura forței care determină sedimentarea, se disting două tipuri de sedimentări: în câmp gravitațional sedimentare în câmp centrifugal II.3.1. Sedimentarea în câmp gravitațional
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
II.3.1.2. Sedimentarea sistemelor polidisperse Pentru deducerea unei expresii cantitative a sedimentării sistemelor polidisperse se admite că acesta este format dintr-un grup de sisteme monodisperse, fiecare reprezentând o fracțiune a sistemului polidispers. 58 Fie Q masa fazei disperse în întreg sistemul și Q1, Q2,......., Qn, masa fracțiunilor caracterizate de raza r1, r2,.......rn. În conformitate cu premisa enunțată rezultă egalitatea: (21) Cantitatea de sediment acumulată în timpul t, suficient de scurt, în presupunerea că toate fracțiunile sunt în curs de sedimentare
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
care a sedimentat complet prima fracțiune, cantitatea de sediment la timpul t1, rezultă: (25) Se vede că fiecare termen din paranteză este dt dq1 , astfel încât rezultă expresia: (26) În mod analog, (27) Generalizând, (28) Expresia ar sugera posibilitatea caracterizării sistemelor disperse dacă s-ar determina cantitatea acumulată în timp. Urmărind grafic dependența q=f(t) se obține curba de sedimentare ca în figura de mai jos: Ducând o tangentă la curbă, într-un punct corespunzător timpului tx, cantitatea de sediment depusă
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
41b) sau (41c) Corelând cu expresia vitezei de sedimentare (41c) rezlultă: ct (42) Cunoscând cantitatea acumulată q, în timpul t, viteza de acumulare este, dt dq și este legată de caracteristicile sistemului prin ecuația: (43) în care Q este masa fazei disperse, K o constantă de proporționalitate, iar celelalte mărimi au semnificație cunoscută. Forma integrată este: (44) Pentru a stabili valoarea constantei K, se exprimă timpul corelând ecuația (41a) și (42): (45) Se pune de asemenea condiția sedimentării complete q=Q, rezultând
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
centrifugal Deoarece sedimentarea în câmpul gravitațioonal nu se poate aplica decât pentru sisteme cu grad de dispersie mic, Dumanski a propus în cazul sistemelor cu grad de dispersie mai ridicat utilizarea centrifugei. Prin aplicarea unui câmp centrifugal convenabil, orice sistem dispers poate fi sedimentat, astfel că pot fi obținute în principal aceleași informații ca și în cazul sedimentării gravitaționale: mărimea particulelor și distribuția acestora după mărime ori masă. Sedimentarea centrifugală este în mod deosebit folosită pentru studiul soluțiilor de polimeri. II
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
În cazul sistemelor monodisperse se consideră o cuvă în care se află sistemul de analizat. După un interval de timp t se separă două straturi, distanța până la limita de separație este x1. Deplasarea în timp a limitei de separație: fază dispersă/mediu de dispersie la ultracentrifugare în sistem monodispers, schematic poate fi reprezentată astfel: O aplicație deosebită o reprezintă raportul f/f0, adică raportul dintre coeficientul de frecare real f al particulei și cel corespunzător sferei nesolvatate de rază r0, deci
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
în care A - masa mediului de dispersie deslocuit de un mol de particule a fazei dispersate înmulțită cu forța centriufugală (19) în care V - volumul de lichid deslocuit iar d - densitatea. Dacă se notează cu VS volumul specific al fazei disperse atunci volumul și făcând această substituție rezultă (20) respectiv, (21) Aceste forțe i se opune forța rezistenței vâscoase dt (22) Sub această formă, corespunde pentru un mol de particule. Introducând coeficientul de difuzie, care este dat de relația: (23) rezultă
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
se poată calcula direct masa. Trebuie menționat faptul că pentru sistemele liofobe unitatea cinetică este agregatul rezultat din n molecule cu masa M. (27). II.4. Echilibrul de sedimentare S-a arătat că prin sedimentare, se înțelege depunerea particulelor fazei disperse, sub acțiunea forței gravitaționale. Deci, sedimentarea ar duce în cele din urmă la separarea sistemul dispers în două straturi: un strat unde concentrația în fază dispersă este maximă - sedimentul - și un strat ce conține doar mediul de dispersie. Procesului de
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
rezultat din n molecule cu masa M. (27). II.4. Echilibrul de sedimentare S-a arătat că prin sedimentare, se înțelege depunerea particulelor fazei disperse, sub acțiunea forței gravitaționale. Deci, sedimentarea ar duce în cele din urmă la separarea sistemul dispers în două straturi: un strat unde concentrația în fază dispersă este maximă - sedimentul - și un strat ce conține doar mediul de dispersie. Procesului de sedimentare i se opune însă difuzia spontană care tinde să egalizeze concentrația fazei disperse în întreg
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
Echilibrul de sedimentare S-a arătat că prin sedimentare, se înțelege depunerea particulelor fazei disperse, sub acțiunea forței gravitaționale. Deci, sedimentarea ar duce în cele din urmă la separarea sistemul dispers în două straturi: un strat unde concentrația în fază dispersă este maximă - sedimentul - și un strat ce conține doar mediul de dispersie. Procesului de sedimentare i se opune însă difuzia spontană care tinde să egalizeze concentrația fazei disperse în întreg sistemul. Procesele de sedimentare predomină în sistemele grosiere, deci cu
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
separarea sistemul dispers în două straturi: un strat unde concentrația în fază dispersă este maximă - sedimentul - și un strat ce conține doar mediul de dispersie. Procesului de sedimentare i se opune însă difuzia spontană care tinde să egalizeze concentrația fazei disperse în întreg sistemul. Procesele de sedimentare predomină în sistemele grosiere, deci cu dispersie grosieră, de unde avem: (1) iar cele de difuzie în sistemele cu dispersie înaintată, conform ecuației: (2) Procesele de difuzie și sedimentare, se comportă reciproc, pentru un sistem
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
câmp gravitațional Pentru a putea stabili expresia cantitativă a echilibrului de sedimentare în câmp gravitațional, ne vom imagina un cilindru cu secțiunea S și înălțimea egală cu viteza de deplasare a particulelor(v), în 88 interiorul căruia se află sistemul dispers, a căror unități cinetice difuzează în sensul pozitiv al axei x, fiind solicitate în sens invers să sedimenteze sub acțiunea câmpului gravitațional. Concentrația particulelor va varia cu înălțimea. Viteza de difuzie în conformitate cu prima lege a lui Fick este dată de
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
înălțimea. Viteza de difuzie în conformitate cu prima lege a lui Fick este dată de expresia:(3) Viteza de sedimentare în câmp gravitațional este de forma: (4) Echilibrul de sedimentare se manifestă prin aceea că în orice secțiune a coloanei de sistem dispers, viteza de sedimentare devine egală cu viteza de difuzie, rezultând egalitatea:(5) respectiv (6) sau introducând masa aparentă (7) Separând variabilele și integrând după regruparea termenilor se obține: (8) în care, c1 - concentrația particulelor la nivelul - concentrația particulelor la nivelul
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
cunoscută sub denumirea de legea hipsometrică sau legea barometrică a lui Laplace. Inițial fundamentarea acestei expresii a avut ca scop explicarea repartiției în înălțime a presiunii. În anul 1905 Perrin a extins această lege la sisteme omogene și la sisteme disperse, găsind o foarte bună concordanță între teorie și datele experimentale. Dacă se reprezentă grafic dependența dintre concentrație și înălțimea x, se obține o curbă exponențială. Deci, în câmp gravitațional, particulele coloidale se repartizează astfel încât concentrația lor scade cu înălțimea conform
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]
-
o curbă exponențială. Deci, în câmp gravitațional, particulele coloidale se repartizează astfel încât concentrația lor scade cu înălțimea conform legii barometrice; această scădere este cu atât mai rapidă cu cât particulele sunt mai mari. Deci se poate conchide faptul că sistemele disperse cu particule mari sunt instabile, în timp ce, odată cu creșterea gradului de dispersie, sistemele posedă o anumită stabilitate cinetică. Astfel sistemele cu grad de dispersie ridicat - solurile - sunt suficient de stabile cinetic, pe când cele cu grad de dispersie coborât - suspensiile - posedă o
Chimia fizică teoretică şi aplicativă a sistemelor disperse şi a fenomenelor de tranSport by Elena Ungureanu, Alina Trofin () [Corola-publishinghouse/Science/725_a_1319]