18/2.Кинетика коагуляции.Ур-ие Смолуховского.
Коагуляция - объединение в агрегаты ч-ц дисп. фазы вследствие адгезии при взаимных соударениях. Теорию кинетики коагуляции разрабатывали Смолуховский, Мюллер и др. Рассм. теорию Смолуховского, кот. базируются на допущениях:1) сис-мы монодисп.; 2) ч-цы дисп. фазы сферические; 3) коагуляция происх. в рез-те вз-ия двух ч-ц; 4) формально кинетику коагуляции м. свести к кинетике хим. р-ий второго порядка. С учетом приведенных положений в терминах частичной конц-ии (ν) скорость коагуляции (dν/dτ) м. выразить ур-ем:dν/dτ = - Kν2, где K- константа скорости коагуляции, K=4πDRPexp[- E* /(kT)]. Здесь D - коэф. диффузии; P - стерический множитель, учитывающий пространственное расположение реагир. ч-ц; E* - энергия активации коагуляции. Интегрирование ур-ия в пределах от ν=ν0 при τ=0 до ντ при τ приводит к след. соотнош-ям: ν0∫ντ dν/ν2 = - 0∫τ Kdτ; (1/ ντ - 1/ ν0)=Kτ; 1/ ντ = 1/ ν0+ Kτ; ντ= ν0/(1+ ν0 Kτ). Чтобы не оценивать К, Смолуховский ввел понятие периода половинной коагуляции - времени, в теч. кот. число ч-ц ↓ вдвое(θ). 1+ν0Kτ=2; ντ=ν0/2; ντ=ν0/1+τ/θ; ν0K= θ-1. Критика представлений Смолуховского: 1) маловероятны предположения об исключительно сферической форме ч-ц дисп. фазы, 2)системы полидисп., кот. стан-ся в процессе объединения ч-ц. Теория Смолуховского не в состоянии объяснить нек. ↑ скорости коагуляции со временем. Теория Смолуховского составляет основу соврем. теорий. Идет доработка в плане учета полидисп. сис-м.
18/3.Задачи кол.Химии в решении экологич.Проблем.На примере решения проблем водо-газоочистки.
Экология - наука, изучающая вз-ие чела с окруж. средой. Различают экологич. и гигиенич. проблемы. Сущ-ет много видов воздействий чела на окруж. среду. Антропогенное возд-е связано с производственной деят-тью чела. Ca, Mg, Al из водных р-ров не извлекаются. Молочн. пр-ть: в сыворотке содерж-ся огромное кол-во примесей → патоген. м/о → зацветание водоема → О2 не поступает в воду водоема → погибают организмы → метановое брожение → водоем полностью погублен → от водоема распростр. вредные компоненты в силу диффузионных процессов (диффузия - самопроизв. выравнивание конц-ии в-ва в исходно неоднород. сис-ме под действием градиента хим. пот-ла и теплового движения мол-л). Почва - частичная окись кремния, соед. с Al и Fe. Прекрасно адсорбирует тяжелые Ме, в т.ч. Pb, Zn, Cu. Борьба с этим воздействием: 1)пылеуловители на основе центрифуг, ультрацентрифуг (тысячи об/мин). 2) фильтрация под мощным давлением - ультрафильтрация.
3) экстракция: экстрагент обр-ет комплексы с в-вом, кот. нах-ся в водном р-ре.Сх=10-7М станет 10-5М.Цель-извлечение из продуктов переработки полезных в-в.
4) эл/хим методы обработки: электродиализ (транспорт ионов ч/з ионообмен. мембрану, помещенную м/у двумя электродами, подключ. к внеш. ист. питания), электролиз - в гальв. пр-ве (совокупность электрохимических процессов, происходящих в электролите при прохождении через него постоянного электрического тока).5)жестким УФ или ИК излучением. Суспензии исп. для очистки воды. Песчаные фильтры служат для начальной грубой очистки значительных масс воды. Физ/хим.методы: 1) методы, не разрушающие исслед. сис-му: потенциометрия – датчики анал. сигнала, основ. на измер. пот-ла электрода (ионоселективный, платиновый); 2)методы, исслед. только в-во дисп. фазы без его выделения - методики, основ на измерении флуоресценции (излучение света длиной волны, отличающейся от длины волны падающего на объект света); 3)методы, выделяющие в-во дисп. фазы: электрофорез - процесс, при кот. ч-цы дисп. фазы перемещ. к электроду, нах. под напряжением; 4) методы, исслед-ие суммарные эффекты: оптические эффекты: облучают сис-му фокусированным светом, при этом измеряют оптич. плотность, кот. складывается из эффектов, связ.с поглощением света и эффектов с рассеиванием света. Суммарный эффект позвол-ет опред-ть конц. ч-ц дисп. фазы и нек. эл/хим. св-ва. Вязкость - суммарн. эффект, включ. св-ва дисп. фазы и дисп. среды. Вязкость- сила трения, возник. м/у ламинарно (движение, при кот. не наруш. непрерывность слоев жид-ти) движущимися слоями жид-тями или газа; 5) методы разделения дисп. среды и дисп. фазы; 6)методы хроматографии.