Теория кинетики быстрой коагуляции Смолуховского
Периодическая система / Курс лекций по Коллоидной химии (Часть 2) / Теория кинетики быстрой коагуляции Смолуховского
Страница 1

Исследования зависимости скорости коагуляции Vот концентрации электролита С показывают, что при малых С V=0. Далее в узком интервале концентраций наблюдается быстрый рост Vдо некоторого значения, не изменяющегося с дальнейшим увеличением С. Можно выделить три зоны: устойчивости; медленной коагуляции с порогом См; быстрой коагуляции с порогом Сб.

Процесс диффузии слагается из случайных блужданий частиц, обладающих энергией, статистически близкой kT. Для некоторых наиболее «горячих» частиц случайные блуждания приведут к слипанию, если их кинетическая энергия окажется больше, чем высота энергетического барьера, препятствующего сближению частиц. Высота барьера снижается с ростом концентрации электролита. При С³Сбвероятность слипания при столкновении становится равной единице.

Различают быструю и медленную коагуляцию. При быстрой - все столкновения частиц в процессе броуновского движения заканчиваются их слипанием. При медленной вследствие наличия ДЭС или сольватной оболочки на поверхности частиц слипание частиц происходит в результате особо удачных сближений.

Т. Смолуховского. Скорость коагуляции является функцией счетной концентрации частиц nи интенсивности броуновского движения, характеризуемого коэффициентом диффузии. Агрегация согласно Смолуховскому: сначала одинарные первоначальные частицы сталкиваются и образуют двойные частицы; затем двойные сталкиваются с одинарными и образуют тройные и т.д. Вероятность столкновения более 3 частиц и более простых и сложных частиц мала, поэтому Смолуховский не принимал в расчет подобные столкновения. Формально, процесс можно рассматривать как реакцию второго порядка

(1), где k– константа, характеризующая вероятность сближения. Знак – означает, что с течением времени численная концентрация падает. kзависит от коэффициента диффузии

, где r- расстояние между частицами. Если принять, что силы притяжения действуют при сближении на весьма малые расстояния (r=2r), rрадиус частицы; и подставить D=

, тогда

. Т.о. константа скорости коагуляции не зависит от природы частиц, их радиуса, а определяется только температурой и вязкостью дис среды. Это универсальная константа.

Если проинтегрировать уравнение (1)

, получим

или

. Можно определить время, за которое концентрация частиц уменьшается в два раза (время половинной коагуляции Q) nо/n=2 q=1/knо. Тогда можно записать

Страницы: 1 2

Смотрите также

Соединения азота
Анализ содержания экспериментальной части программы по данной теме свидетельствует, что большинство продуктов реакций являются минеральными удобрениями. Утилизировать отходы можно по следующ ...

Металлорганические соединения
...

Коллоиды как лекарственные средства.
Столь чужеродно звучащее слово «коллоид» происходит от греческого слова «коlla» – клей. Коллоиды знакомы нам под другими названиями. Так, большие молекулы протеинов, полисахаридов и нуклеиновых кисл ...