Избыток - поверхностная энергия
Cтраница 2
В предыдущих главах была рассмотрена большая группа коллоидных систем, обладающих развитой физической поверхностью раздела и значительным избытком свободной поверхностной энергии, стремление которой к уменьшению делало системы термодинамически неустойчивыми. Благодаря избытку поверхностной энергии в этих системах образуются ионные и молекулярные адсорбционные слои, которые и сообщают агрегативную устойчивость коллоидным частицам. Легко видеть, что природа устойчивости этих систем совершенно отличается от устойчивости обычных истинных растворов низкомолекулярных веществ, например сахара. Хотя каждая молекула сахара в растворе прочно связана примерно с 12 - 15 молекулами воды, не приходится говорить, что молекула сахара окружена адсорбционно-сольватным слоем воды, потому что она не имеет поверхности раздела и не образует фазы; водный раствор сахара является однофазной системой. [16]
В предыдущих главах была рассмотрена большая группа коллоидных систем, обладающих развитой физической поверхностью раздела и значительным избытком свободной поверхностной энергии, стремление которой к уменьшению делает эти системы термодинамически неустойчивыми. Благодаря избытку поверхностной энергии, в таких системах образуются ионные и молекулярные адсорбционные слои, которые и Обобщают агрегативную устойчивость коллоидным частицам. Легко видеть, что природа устойчивости этих систем резко отличается от устойчивости обычных истинных растворов низкомолекулярных веществ, например, сахара. Хотя каждая молекула сахара в растворе прочно связана, примерно, с 12 - 15 молекулами воды, нельзя говорить, что молекула сахара окружена адсорбционно-сольватным слоем воды, так как она не имеет поверхности раздела и не образует фазы; водный раствор сахара является однофазной системой. [17]
Внутренняя структурная сетка геля образует большую поверхность. Связанный с этим избыток поверхностной энергии способствует протеканию в указанных коллоидных системах процесса адсорбции. [18]
Дисперсные системы являются агрегатно неустойчивыми. Нестабильность их объясняется наличием избытка поверхностной энергии, пропорциональной поверхности раздела жидкость - газ. Известно, что замкнутая система, обладающая свободной энергией, находится в неустойчивом равновесии, поэтому энергия такой системы всегда стремится уменьшиться. Этот процесс протекает до момента достижения минимального значения свободной энергии, при котором в системе наступает равновесие. Если такая система состоит из различных фаз ( жидкой и газообразной), то минимальное значение свободной энергии ( а значит, и поверхность раздела) будет достигнуто тогда, когда вся система превратится в отдельно взятые жидкость и газ. С этой точки зрения из газообразных агентов наиболее устойчивой системой является пена, а самой неустойчивой системой - сжатый воздух. [19]
На устойчивость тяжелых нефтяных фракций, особенно при повышенных температурах, сильное влияние оказывает присутствие асфальтенов, образующих нефтяные коллоидные микрогетерогенные системы. Высокая степень дисперсности асфальтенов создает избыток поверхностной энергии, вследствие чего такие системы термодинамически неустойчивы и стремятся к расслоению. При обычных условиях, ввиду достаточно высокой вязкости среды процесс расслоения происходит медленно. Повышение температуры способствует уменьшению вязкости и создает благоприятные условия для коагуляции асфальтенов и выпадения их в виде осадка. [20]
В зоне 5В структурирующиеся молекулы углеводородов связаны друг с другом в рыхлые ассоциаты, обладающие повышенной подвижностью. Высокая дисперсность частиц твердой фазы создает избыток поверхностной энергии; поэтому такие системы термодинамически и кинетически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. Изменяются также структурно-механические свойства НДС. [21]
Коллоидные растворы обладают большим запасом свободной энергии, а поэтому термодинамически неустойчивы. Огромная удельная поверхность дисперсной фазы создает избыток поверхностной энергии, которая, согласно второму закону термодинамики, стремится к наименьшему значению, что связано с уменьшением поверхности раздела между частицами и средой. Это вызывает переход системы в такое состояние, когда частицы объединяются, сцепляясь под действием молекулярных сил в агрегаты. В одних коллоидах объединение идет довольно быстро, в других сравнительно медленно. [22]
В зоне БВ структурирующиеся молекулы углеводородов связаны друг с другом в рыхлые ассоциаты, обладающие повышенной подвижностью. Высокая дисперсность частиц твердой фазы создает избыток поверхностной энергии; поэтому такие системы термодинамически и кинетически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. Изменяются также структурно-механические свойства НДС. [23]
Коллоидные растворы обладают большим запасом свободной энергии, а поэтому термодинамически неустойчивы. Огромная удельная поверхность дисперсной фазы создает избыток поверхностной энергии, которая, согласно второму закону термодинамики, стремится к наименьшему значению, что связано с уменьшением поверхности раздела между частицами и средой. Это вызывает переход системы в такое состояние, когда частицы объединяются, сцепляясь под действием молекулярных сил в агрегаты. В одних коллоидах объединение идет довольно быстро, в других сравнительно медленно. [24]
 |
Изменение структуры угля при активировании. [25] |
Высокая адсорбционная способность активированного угля объясняется, как это видно из рис. 101, сильно развитой поверхностью. Такая огромная площадь обусловливает возникновение большого молекулярного силового поля и, стало быть, избыток поверхностной энергии на границе уголь - газ. [26]
Сложный состав нефти, газоконденсата и нефтяных остатков, обусловлен содержанием углеводородных и неуглеводородных соединений различного строения и молекулярной массы, а также естественных поверхностно-активных веществ ( карбоновых кислот, смол, асфальтенов и др.), которые под влиянием межмолекулярных взаимодействий образуют дисперсные структуры, состоящие из ядра и адсорбционно-сольватного слоя. Действие ударной волны может приводить к уменьшению размеров ядер дисперсных структурных единиц, что в свою очередь ведет к увеличению толщины адсорбционно-сольватного слоя, компенсирующего избыток поверхностной энергии. Кроме того, согласно спектральным данным в этих нефтях наблюдается увеличение доли асфальтенов, что также должно способствовать увеличению доли дисперсных структур в нефти. [27]
Описанная в книге гель-технология объединяет два принципа формирования дисперсных систем на водной и углеводородной основах. По первому принципу получают микрогетерогенные структурированные дисперсии неорганических соединений - микрогели путем осаждения в среде простых электролитов тонкодисперсных частиц и удержания их на стадии растущего кристалла, когда новообразования имеют избыток поверхностной энергии. Частицы могут контактировать между собой по коагуляционному принципу. Не исключается, однако, возможность непрочного сращивания кристаллических решеток отдельных частиц и образования агрегатов, которые при внешнем воздействии разрушаются, а затем при наличии пересыщения в системе могут вновь восстанавливаться. [28]
Высокие значения поверхностного натяжения обеспечивают равновесие объемных фаз без их спонтанного диспергирования. Слияние фаз при критических температурах связано с равенством поверхностного натяжения нулю. Избыток поверхностной энергии, повышенная активность молекул и различные межфазные физико-химические взаимодействия в поверхностном слое приводят к возникновению разнообразных поверхностных явлений. [29]
Реологические свойства таких систем определяются соотношением между конденсирующимися, полимеризующимися и дисперсно-структурными компонентами; регулированием количества этих компонентов достигается не-обходимая структурно-механическая прочность нефтяных остатков. Высокая дисперсность асфальтенов создает избыток поверхностной энергии, вследствие чего такие системы термодинамически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. В значительной степени свойства нефтяных остатков как коллоидных систем зависят от степени дисперсности асфальтенов, а в случае крекинг-остатков также от степени дисперсности карбенов и карбоидов. Коагуляцию асфальтенов могут вызвать изменение состава дисперсионной среды, изменение температуры, механические воздействия и другие факторы. [30]
Страницы: 1 2 3