3.1 Кинетика образования новой фазы в системе “ж – т”.

Управление степенью дисперсности.

Процесс образование новой фазы и степень её дисперсности определяется соотношением и . Часто регулятором γ в системе выступает Т, т.к. это наиболее простой путь. В высокотемпературной метастабильной зоне зародыши не образуются ( малы пересыщения ), но если зародыши внести извне, то кристаллы расти могут (выращивание монокристаллов). При определённой температуре скорость роста будет максимальной (высокая диффузия и оптимальные пересыщения). Затем с уменьшением Т возрастает вязкость и уменьшается (уменьшается доставка). Однако, при этом увеличивается также γ, а значит появляются условия образования центров конденсации. Скорость их образования тоже будет иметь max, а с дальнейшим уменьшение температуры будет уменьшаться из-за сильного увеличения вязкости и затруднениями в конденсации частиц. Варианты соотношения и :

1.max близко – вещество кристаллизуется легко (металлы).

2.max удалены – система переохлаждается и может переходить в стеклообразное состояние не кристаллизуясь (стекло)

3.при перекрывании кривых и можно получить вещества как в кристаллическом, так и в стеклообразном состоянии (S, Se)

4.сильное возрастание вязкости с уменьшение температуры уменьшается и (глицерин легко переохлаждается)

5.смеси веществ кристаллизуются хуже (уменьшение вероятность концентрирования однородных атомов и молекул )

6.быстрое переохлаждение приводит к стеклообразному состоянию (наличие инородных ядер уменьшает этот процесс) (металлы и алмаз).

3.2 Управление степенью дисперсности.

Для получения высокодисперсных систем

1.обеспечить высокую скорость образования зародышей и малую скорость их роста (создавать высокое пересыщение ПИ/ПР)

2.увеличить вязкость дисперсной среды

3.ввести в систему ПАВы, адсорбирующихся на поверхности не тормозящих рост

4.используют вещества с малой растворимостью. Это даёт высокую γ_кр

Для получения грубодисперсной системы (крупные частицы)

1.создать не большие пересыщения ( - мало, - большие)

2.использовать вещества с высокой растворимостью (γ_кр- мало)

Для получения полидисперсной системы

Повышают длительность процесса осаждения во времени

Для получения монодисперсной системой

Уменьшают время образования зародышей и их роста.

4. Двойной электрический слой. Механизм его образования.

Стремление гетерогенной системы к уменьшению поверхностной энергии вызывает отрицательное ориентирование полярных молекул, ионов, электронов в поверхностном слое, в следствии этого соприкасающиеся фазы приобретают заряды противоположного знака, но равной величины. Так возникает на поверхности двойной электрический слой. Он имеет свой φ, q, ёмкость.

Различают 3 возможных механизма образования двойного электрического слоя:

1. Поверхностная ионизация – переход ионов, электронов из одной фазы в другую, например с поверхности металла в газовую фазу переходят электроны, образую со стороны газовой фазы электронное облако. Количественная характеристика процесса – работа выхода. В результате поверхность металла приобретает заряд (+), а газовая фаза (-) – возникает ДЭС.

В воде на поверхности АgJ может образовываться ДЭС по следующему механизму: при растворении АgJ в воду преимущественно переходят Аg⁺ , т.к. они сильнее гидротируются. В результате поверхность АgJ будет иметь избыточный отрицательный заряд за счёт J^- (потенциал определяющий ион ), который будет нейтрализован избытком ионов Аg⁺ (противоионов ). При добавлении в раствор соли АgNO₃ возрастает электрохимический потенциал Аg определяющий ион и противоион поменяются местами. Для определения заряда поверхности используют правило Фаянса-Панета, согласно которому структуры кристаллической решётки могут достраивать только те ионы, которые входят в её состав

2.адсорбция ДЭС может образовываться за счёт избирательной адсорбции в межфазном слое ионов, электронов, не входящих в состав вещества, т.е. соединения примесей. Так добавка в систему металл-вода раствора NaCl приводит к избирательной адсорбции Cl – ионов на поверхности металлов. Появляется избыточный отрицательный заряд на поверхности металла, который компенсируется положительным Na⁺ в близлежащем слое раствора, т.е. на межфазной поверхности образования ДЭС.

3.Если межфазная поверхность образованная веществами не способными обмениваться зарядами, то ДЭС может образовываться в результате ориентирования полярных молекул сопряжённых фаз в результате их взаимодействия поэтому механизму образуется ДЭС при адсорбции не диссоциируемых полярных молекул из раствора. Для определения знака заряда на поверхности без электролитном растворе работает правило Кёна: из двух соприкасающихся фаз положительно заряжается та которая имеет большую ε (диэлектрическая проницаемость). Поэтому все не диссоциируемые вещества, находящиеся в контакте с водой, имеющей большую ε заряжаются отрицательно