2020-01-14
627
Электрические свойства частиц аэрозоля значительно отличаются от электрических свойств частиц в лиозоле.
1. На частицах аэрозоля не возникает ДЭС, так как из-за низкой диэлектрической проницаемости газовой среды в ней практически не происходит электролитическая диссоциация.
2. Заряд на частицах возникает, главным образом, за счет неизбирательной адсорбции ионов, которые образуются в газовой фазе в результате ионизации газа космическими, ультрафиолетовыми или радиоактивными лучами.
3. Заряд частиц носит случайный характер, и для частиц одной природы и одинакового размера может быть различным как по величине, так и по знаку.
4. Заряд частицы изменяется во времени как по величине, так и по знаку.
5. В отсутствие специфической адсорбции заряды частиц очень малы и обычно превышают элементарный электрический заряд не более, чем в 10 раз.
6. Специфическая адсорбция характерна для аэрозолей, частицы которых образованы сильно полярным веществом, так как в этом случае на межфазной поверхности возникает достаточно большой скачок потенциала, обусловленный поверхностной ориентацией молекул. Например, на межфазной поверхности аэрозолей воды или снега существует положительный электрический потенциал порядка 250 мВ.
|
|
|
Из практики известно, что частицы аэрозолей металлов и их оксидов обычно несут отрицательный заряд (Zn, ZnO, MgO, Fe203), а частицы аэрозолей неметаллов и их оксидов (SiO2, P2O5) заряжены положительно. Положительно заряжены частицы NaCl, крахмала, а частицы муки несут отрицательные заряды.
Агрегативная устойчивость. Коагуляция
В отличие от остальных дисперсных систем в аэрозолях отсутствует всякое взаимодействие между поверхностью частиц и газовой средой, а значит, отсутствуют силы, препятствующие сцеплению частиц между собой и с макроскопическими телами при соударении. Таким образом, аэрозоли являются агрегативно неустойчивыми системами. Коагуляция в них происходит по типу быстрой коагуляции, т. е. каждое столкновение частиц приводит к их слипанию.
Скорость коагуляции быстро возрастает с увеличением численной концентрации аэрозоля.
Независимо от начальной концентрации аэрозоля через несколько минут в 1 см3 находится 108-106 частиц (для сравнения — в лиозолях ~ 1015 частиц). Таким образом, мы имеем дело с весьма сильно разбавленными системами.
| Зависимость скорости коагуляции от увеличения численности концентрации аэрозоля | |
| Начальная численная концентрация в 1 см3 | Время, необходимее для уменьшения концентрации аэрозоля в 2 раза |
| 1012 | Доли секунды |
| 1010 | 15-30 с |
| 108 | 30 мин |
| 106 | Несколько суток |
|
|
|
Заключение
Типы дисперсных систем, различающихся природой дисперсной фазы и дисперсионной среды:
суспензии (Т/Ж), эмульсии (Ж/Ж), пены (Г/Ж), аэрозоли (Ж/Г, Т/Г), порошки (Т/Г). Эти системы имеют много общего:
• частицы дисперсной фазы имеют размеры от 1 мкм и выше, т. е. указанные системы занимают промежуточное положение между коллоидными растворами и макросистемами;
• образование всех указанных систем возможно двумя путями: диспергационным и конденсационным;
• все указанные системы характеризуются наличием большой межфазной поверхности (до 1 м2/г), что обусловливает их термодинамическую неустойчивость — стремление к укрупнению частиц дисперсной фазы; различают седиментационную и агрегативную устойчивость;
• агрегативная устойчивость и длительное существование дисперсных систем с сохранением их свойств обеспечивается введением стабилизаторов: низкомолекулярных электролитов, ПАВ, полимеров.
В зависимости от природы стабилизатора реализуются несколько факторов устойчивости:
• электростатический;
• адсорбционно-сольватный;
• структурно-механический;
• энтропийный;
• гидродинамический.
Наряду с общими свойствами каждая из дисперсных систем имеет свои особенности, которые были рассмотрены выше.
Литература
1) Химический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия, 1983
2) Левченков С.И. - Лекции по физической и коллоидной химии – М.: Просвещение, 2000
3) Равич-Щербо М.И. Физическая химия. – М.: Эксмо, 1999
4) Агафонова Е.И. Практикум по физической и коллоидной химии. М.: Новая книга, 2001
5) Петрянов И.В. Вездесущие аэрозоли. – М. Педагогика, 1996
6) Фукс Н.А.. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. – М.: Эксмо, 2009
7) Перельман Я.Я. Анализ лекарственных форм. Практическое руководство. М.:Медгиз, 2003
8) Воюцкий А.А. Курс коллоидной химии. М.:Медкнига, 2000
9) Лисичкин Н.В. Химия привитых поверхностных соединений. – М.:Новая книга, 2003
10) Эткинс П., Дж. де Паула Физическая химия. В 3 частях. – М.: Мир, 2007
11) Барановский В.И. Квантовая механика и квантовая химия. – М.:Промиздат, 2007
12) Салем Р.Р. Физическая химия. Начала теоретической электрохимии. – М.:Мир, 2010
13) Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Полимеры и биополимеры с точки зрения физики. – М.:Мир, 2008
14) Елисеев А.А., Лукашин А.В. Функциональные наноматериалы. – М. Просвещение, 2010
15) Егоров-Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия. – М.: Мир, 2006
16) Кнотько А.В., Пресняков И.А., Третьяков Ю.Д. Химия твердого тела. – М. Просвещение, 2008
