Удельная поверхность. 
Коллоидная химия

Важнейшей количественной характеристикой дисперсных систем является удельная поверхность 5_уд — площадь границы раздела фаз 5, приходящаяся на единицу массы т:

размерность: [м²/кг] или [ м²/г|.

Площадь границы раздела фаз Sсистемы в целом равна площади поверхности всех частиц дисперсной системы:

где 5_ед — площадь поверхности одной частицы; п — число частиц дисперсной фазы. Площадь поверхности частицы правильной геометрической формы 5_ед можно легко вычислить, зная размеры частицы. В случае частиц неправильной формы исходят из допущения о сферической форме и используют средний характерный размер.

Пример 1.2. В 10 г бытовой пыли содержится примерно 1,09 • 10⁷ частичек размером 10 ⁴ м (0,1 мм). Определим удельную поверхность пыли.

Площадь поверхности одной пылинки: 5_ед=nd²=3,14 • (10 ⁴)² = 3,14 • 10^-8 (м²).

Площадь всех частиц в 10 г пыли: S = S_ean = 3,14 • 10~⁸ • 1,09 • 10⁷ = 3,42 х х 10 1 = 0,342 (м²).

Удельная поверхность: 5_УЛ = — = = 34,2 (м²/кг).

— т 0,01.

При дроблении дисперсной фазы удельная поверхность резко возрастает. Для нахождения зависимости между 5_уд и характерным размером рассмотрим систему, состоящую из п частиц сферической формы диаметром d, плотность частиц р. Площадь поверхности одной частицы 5_ед = 4га^-2 = nd², объем частицы У_ед = 4/Злг³ = nd³/6.

Удельная поверхность частиц сферической формы конкретного вещества обратно пропорциональна диаметру частицы:

Аналогично для частиц кубической формы удельная поверхность обратно пропорциональна длине ребра а:

Получим уравнение, связывающее удельную поверхность двумерной дисперсной системы в виде цилиндрических нитей с толщиной нити. Площадь поверхности цилиндра S = mlL, объем цилиндра V = n (d/2)²L, где d — диаметр цилиндра; L — его высота. Диаметр нити d равен характерному размеру а:

Для одномерной дисперсной системы в виде пленки с толщиной пленки а, длиной А, шириной В необходимо учесть обе стороны пленки:

В общем случае при более сложной форме частиц, как правило, сохраняется обратная пропорциональность удельной поверхности и размера частиц:

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от формы частиц.

Согласно полученным уравнениям удельная поверхность дисперсных систем определяется лишь характерными размерами.

Резюме

Удельная поверхность S_ya (м³/кг) — это площадь границы раздела (раз, приходящаяся на единицу массы.