Соотношение между поверхностью и объемом характеризует удельная поверхность:
Sуд = S / V.
Для частиц сферической формы она равна:
Sуд = 4 πr2 / (4 / 3 πr) = 3 / r = 6 / d.
Для частиц кубической формы –
Sуд = 6l2 / l3 = 6 / l,
где r – радиус шара; d – его диаметр; l – длина ребра куба.
Дисперсность D связана с удельной поверхностью Sуд:
Sуд = S / V = k / d = kD,
где V – объем дисперсной фазы, мл.
Для сферических частиц уравнение принимает вид:
k – коэффициент формы частиц; d – диаметр частицы, м2.
Формула для расчета удельной поверхности (Sуд) системы с шарообразными частицами:
где n – число частиц, м3; S0 – поверхность каждой частицы.
где n1 – число частиц, кг; r – плотность вещества, г/см3.
Корреляционная спектроскопия рассеянного света: в определенном оптическом объеме V0, подсчитывают число частиц n. Зная концентрацию частиц С и n, находят объем частицы
где d – плотность дисперсной фазы.
Зная объем, можно вычислить радиус частиц:
Зная радиус частиц, можно вычислить удельную поверхность Sуд.
5. Коллоиды. Примеры коллоидных систем, их распространенность в природе и значение для современной технологии
Дисперсионные микрогетерогенные системы, частицы дисперсной фазы которых имеют размеры 10–7–10–9 м и равномерно распределены в дисперсной среде, называют коллоидными растворами.
1. Суспензоиды (или лиофобные коллоиды, необратимые коллоиды). Так называют коллоидные растворы металлов, их оксидов, гидроксидов, сульфидов и других солей. Первичные частицы дисперсной фазы коллоидных растворов этих веществ по внутренней структуре не отличаются от структуры соответствующего вещества и имеют кристаллическую решетку. Суспензоиды – типичные коллоидные системы с сильно развитой межфазной поверхностью. От суспензий они отличаются более высокой дисперсностью, но, как и суспензии, не могут длительно существовать в отсутствие стабилизатора дисперсности. Для получения устойчивых коллоидных растворов добавляют стабилизатор дисперсной системы ионной или молекулярной природы. Ионная стабилизация связана с присутствием электролитов, создающих ионные пограничные слои между дисперсной фазой и дисперсионной средой. Высокомолекулярные соединения (белки, полипептиды, поливиниловый спирт), добавляемые для стабилизации, называют защитными коллоидами. Адсорбируясь на границе раздела фаз, они образуют в поверхностном слое сетчатые структуры, создающие структурно-механический барьер, препятствующий объединению частиц дисперсной фазы. Структурно-механическая стабилизация имеет решающее значение для стабилизации взвесей,