2.8 Влияние дисперсности на растворимость вещества

Изменение при растворении вещества находящемся в дисперсном состоянии может быть записано

Из объединённого уравнения и уравнения Лапласа ,

Приравнивая ;

- растворимость в дисперсном состоянии ;

- растворимость в равновесии с крупными частицами

Видно, что с уменьшением r растворимость возрастает, если 1/r c (+), т.е. положительная кривизна и растворимость будет уменьшается, если кривизна не отрицательна, т.е. будут наращиваться участки с отрицательной кривизной. В результате частицы будут приобретать сглаженную форму.

Это выражение используется для определения σ, исходя из растворимости.

2.9 Влияние дисперсности на равновесие химической реакции.

Изменение энергии Гиббса химической реакции из-за изменения дисперсности

, где K – константы равновесий реакций,

но для сферических частиц

или убирая минусы ,

т.е. чем меньше r, тем больше или больше Kg. С увеличением степени дисперсности активность вещества увеличивается, а значит направление реакции зависит от степени дисперсности исходных веществ или продуктов реакции.

CaCO₃ ↔CaO + CO₂

Au – не растворяется в HCl, а коллоидное золото растворяется

S – грубодисперсная не реагирует с AgNO₃, а коллоидная S образует Ag₂S

2.10 Влияние дисперсности на температуру фазовых переходов.

Имеет большое значение в технологии стекла, керамики.

При P, S, n_i = const ;

, где Тg – температура фаз перехода дисперсного вещества

- температура фаз не дисперсного вещества

;

, т.е. с уменьшение r уменьшается Т_пл, Т_исп, Т_{превращ}.

Изменение ∆Т тем больше, чем больше σ, V_m, и меньше ∆H_ф.п..

Т_пл К=336К

Т_пл Ag=1233К

rнм	К	Ag
100	279	1110
50	222	973
20	50	593

2.11 Уравнение капиллярной конденсации

Если рассматривать влияние степени дисперсности на переход вещества из газообразной фазы в жидкую и наоборот, то ∆G можно выразить через давление пара. Энергия Гиббса составит

, где

Pg – давление пара над искривленной поверхностью

Ps – давление пара над ровной поверхностью

- уравнение Кельвина (Томпсона)

из уравнения:

• при положительной кривизне (сферическая капля) давление над искривлённой поверхностью будет тем больше, чем больше кривизна (меньше r капли)

• при отрицательной кривизне (в капиллярах при смачивании) давление насыщенного пара над искривлённой поверхностью будет тем меньше, чем больше кривизна (меньше r кривизны)

таким образом: если жидкость смачивает капилляр, то конденсация пара в капилляре происходит при меньшем давлении, чем на ровной поверхности и наоборот.

Отсюда уравнение Кельвина называется уравнением капиллярной конденсации. Pg зависит также от σ и от V_м влияние дисперсности на давление тем больше, чем больше σ V_м . Так для капли H₂O r=10 нм, комнатная температура