Дисперсность

Предположим, что полученные дисперсные системы с одинаковым составом дисперсных фаз и дисперсионных сред. Различие заключается лишь в том, что одна система содержит дисперсную фазу в виде частиц одного и того же размера, а другая - частицы разного размера. Это простейший пример, когда различие между системами устанавливается указанием размера частиц. Однако наиболее часто встречаются системы, в которых частицы дисперсной фазы неодинаковы по размерам.

Мерой раздробленности всякой дисперсной системы может служить либо поперечный размер частиц а (для сферических частиц – диаметр d, а частиц, имеющих форму куба, – ребро l), либо обратная ему величина , называемая обычно просто дисперсностью,либо, удельная поверхность S_уд, т. е. межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема дисперсной фазы. Все эти величины взаимосвязаны. Чем меньше размеры частиц, тем больше дисперсность или удельная поверхность наоборот.

В качестве характеристики, используемой для сравнения дисперсных систем, В. Оствальд предложил применять степень дисперсности, мерой которой служит удельная поверхность.

Удельной поверхностью называют площадь раздела фаз, на единицу массы или объема дисперсной фазы. Если частицы дисперсной фазы имеют форму куба или сферы и одинаковы по размерам, то удельная поверхность системы вычисляется по формуле

S_уд = (1)

где S_ч - поверхность частицы;

V_ч - ее объем;

а - длина ребра кубической частицы (диаметр сферической частицы).

В общем случае для систем, содержащих одинаковые частицы произвольной формы,

S_уд = kа^-1, (2)

где k - коэффициент, зависящий от формы частиц (для пленки k = 2, для бруска k = 4, для куба и сферы k = 6);

а - выбранный линейный размер частиц.

Удельная поверхность системы с частицами одной формы, но разных размеров определяется по формуле

где a(а) - относительное содержание в системе частиц дисперсной фазы, имеющих выбранный линейный размер а;

a_min и a_max - минимальный и максимальный размеры частиц дисперсной фазы;

V - объем дисперсной фазы.

Число сферических частиц в 1 кг дисперсной фазы

n = (4pr³r/3)^-1, (3)

где r - плотность вещества дисперсной фазы, кг/м³;

r – радиус частиц, м.

удельная поверхность раздела фаз определяется по формуле:

S¢_уд = S_уд ^. n (4)

C учетом плотности вещества дисперсной фазы формула (2) принимает вид:

S_уд = k(аr)^-1 (5)

Используя удельную поверхность как усредненную характеристику, можно сравнивать микро- и ультрамикрогетерогенные системы с пористыми телами, также включаемыми в класс дисперсных систем. Например, средний размер частиц в ультрамикрогетерогенных системах можно принять равным 10^-8 м, чему соответствует удельная поверхность 10⁹ м²/м³. Имеющие развитую внутреннюю поверхность активированный уголь и силикагель по этому показателю близки к ультрамикрогетерогенным систем; их удельная поверхность соответственно 8 ^.10⁵ м²/кг и 4^.10⁵ м²/кг.

Классификация дисперсных систем [2, 5 – 7]