Избранные главы курса Радиохимия - страница 28
Поверхностная энергия G>S может быть представлена как произведение поверхностного натяжения σ на площадь межфазной поверхности S:
G>S = σ · S. (1.27)
Поверхностное натяжение определяет резкость перехода от одной фазы к другой, различие между соприкасающимися фазами. Чем более резко различаются по природе сопряженные фазы, тем больше поверхностное натяжение.
Удельная поверхность тела определяется отношением площади его поверхности S>1,2между фазами 1 и 2 к объему тела V:
Это соотношение будет определять и удельную поверхность дисперсной системы. Выражение справедливо для систем с частицами разных и одинаковых размеров. Дисперсные системы с одинаковыми по размеру частицами дисперсной фазы называются монодисперсными, а с разными по размеру частицами – полидисперсными. Реальные системы, как правило, полидисперсны.
Если общие поверхность и объем дисперсной фазы монодисперсной системы выразить через поверхность и объем отдельной частицы, то число частиц будет входить и в числитель, и в знаменатель. Поэтому удельную поверхность монодисперсной системы можно определить, зная только размер отдельной частицы. Для куба с ребром l и шара с диаметром d:
Или в общем виде:
где k – коэффициент формы частицы (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Зависимость удельной поверхности дисперсных систем от размера частиц и дисперсности [8].
Часто удельную поверхность относят к массе дисперсной фазы:
Изменение удельной поверхности существенно зависит от формы частиц. Например, А >> а:
В этом ряду удельная поверхность увеличивается вследствие возрастания коэффициента формы частицы. Более конкретной характеристикой дисперсности является кривизна поверхности, определяемая как производная площади поверхности к объему.
При дроблении и измельчении тел увеличивается их удельная поверхность, которая может достигнуть значительных величин. Расчетные данные (табл.1.4) иллюстрируют резкое возрастание удельной поверхности куба объемом 1 см>3 при его измельчении на равновеликие кубики.
Таблица 1.4.
Удельная поверхность кубических тел в зависимости от степени измельчения [8].
Если считать, что размер молекулы ≈ 0,n нм, размеры частиц гетерогенных дисперсных систем n нм, то удельная поверхность может иметь значения, достигающие n · 10