Skum
Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från
versionen som granskades den 6 november 2020; kontroller kräver
3 redigeringar .
Skum är ett dispergerat system med en gasdispergerad fas och ett flytande eller fast dispersionsmedium.
Skumegenskaper
Skum liknar till sin natur koncentrerade emulsioner , men den dispergerade fasen i dem är en gas , inte en vätska. Skum tillverkas av lösningar av ytaktiva ämnen . För att öka deras stabilitet tillsätts makromolekylära ämnen till ytaktiva lösningar som ökar viskositeten hos lösningarna. Som egenskaper hos skummet används en uppsättning egenskaper som heltäckande karakteriserar skummet.
- En lösnings skumningsförmåga är mängden skum, uttryckt som dess volym (cm³) eller kolonnhöjd (m), som bildas av en given konstant volym av en skumlösning under vissa standardskumningsförhållanden under en konstant tid.
- Förhållandet mellan skum , vilket är förhållandet mellan volymen skum och volymen av lösningen som gick till dess bildning.
- Stabilitet (stabilitet) av skummet - dess förmåga att upprätthålla den totala volymen, dispersion och förhindra utflöde av vätska ( syneres ). Ofta, som ett mått på stabilitet, används tiden för existens ("livslängd") för ett valt skumelement (en separat bubbla eller film) eller en viss volym skum.
- Dispersionen av skummet, som kan karakteriseras av bubblornas genomsnittliga storlek, deras storleksfördelning eller "lösning-gas"-gränssnittet per volymenhet av skummet.
Skumbildning och destruktion av skum
Skum, till skillnad från andra dispergerade system, vars sammansättning bestäms av koncentrationen av den dispergerade fasen, kännetecknas av innehållet i dispersionsmediet.
Skum är extremt instabila dispergeringssystem, eftersom vätskans densitet är hundratals och till och med tusentals gånger högre än densiteten hos gasen från vilken skumbubblor bildas. Skum anses vara grova system: i ögonblicket av skumning är skumbubblor synliga för blotta ögat. Massan och volymen av den gasdispergerade fasen är inte konstanta och förändras snabbt, bubbelstorlekarna varierar mycket, så skum kan betraktas som polydispersa system. Skum är typiska lyofoba dispergeringssystem.
Skum som dispergerade system har sina egna egenskaper, som bestäms av egenskaperna hos den dispergerade fasen, dispersionsmediet och fasgränsen mellan dem, såsom: förändring i Gibbs-energin , gränsytans ytspänning , bubbelform (sfärisk, polyedrisk) .
Skum är termodynamiskt instabila, eftersom processer förekommer i dem som leder till en förändring i strukturen och förstörelsen av skum. Dessa processer inkluderar:
- förtunning av filmer och deras efterföljande bristning; som ett resultat ökar den genomsnittliga cellstorleken när filmerna går sönder i skumvolymen eller höjden på skumkolonnen (skiktet) minskar om filmerna som separerar ytskumcellerna från det externa gasmediet rivs sönder; skumdispersion minskar.
- Diffusionsöverföring av gas från små celler till större (i polydisperst skum) eller från ytceller till den yttre miljön; detta leder till att ytceller försvinner och en minskning av höjden på kolonnen (skiktet) av skum.
- Strömning av dispersionsmediet under inverkan av gravitationen (syneres) i mycket stabila skum, vilket leder till uppkomsten av ett hydrostatiskt jämviktstillstånd, i vilket skumskiktet är ju större ju högre det är beläget; i lågexpansionsskum leder syneres till bildandet av ett lager av vätska under skummet.
Skumstruktur
Skum, särskilt högexpansion, kännetecknas av en cellulär filmkanalstruktur, där cellerna fyllda med gas separeras av tunna filmer - bubbelväggar. Tre konvergerande filmer placerade i en vinkel på 120° bildar en kanal ( Plateau triangel [1] , Plateau- Gibbs channel [2] , Gibbs-Plateau channel [3] ; se figur), fyra kanaler med en vinkel mellan dem på cirka 109 °28 ′ konvergerar vid en punkt och bildar en nod [2] [1] . Den mest typiska cellformen i monodisperst skum är den femkantiga dodekaedern (dodekaeder med femkantiga ytor), ofta med 1-3 ytterligare ytor; det genomsnittliga antalet filmer som omger en cell är vanligtvis nära 14. I lågexpansionsskum är formen på cellerna nära sfärisk och storleken på filmerna är liten.
Hårda skum
System med ett fast dispersionsmedium och en gasformig dispergerad fas - G/T kallas ofta fasta skum. Fasta skum, såväl som flytande skum, på grund av den stora storleken på gasfasbubblorna, klassificeras vanligtvis som mikroheterogena eller till och med grovt dispergerade system.
Ett exempel på ett naturligt hårt skum är pimpsten , en porös, svampig, svampig, mycket lätt sten av vulkaniskt ursprung, som används som slipmedel för polering och slipning , samt i konstruktion för tillverkning av pimpstensbetong. Av de konstgjorda hårda skum kan man ange skumglas och skumbetong, som används mycket som bygg- och isoleringsmaterial . Fördelarna med dessa material är låg densitet, låg värmeledningsförmåga och ganska hög hållfasthet på grund av deras cellstruktur och styrkan hos dispersionsmediet. Detta bör även inkludera konstgjorda svampiga material gjorda på basis av polymerer (mikroporöst gummi , olika skum ).
Applikation
I ett antal fall av praktisk tillämpning av skum är deras egenskaper som viskositet , värmeledningsförmåga , elektrisk ledningsförmåga , optiska egenskaper etc. viktiga. Skum används ofta i många industrier och i vardagen:
- I vardagen: skummande rengöringsmedel för badkar, rengöring av mattor och möbler.
- Vid brandbekämpning: vid antändning av behållare med brandfarliga vätskor, vid släckning av bränder i slutna utrymmen - i källare, på fartyg och i flygplan.
- I konstruktion: takläggning, vattentätning och isolering av fundament, ljudisolerande väggar.
- Inom gruvindustrin: användning av skumflotation för mineralbearbetning ; förebyggande av frysning av deponier för dagbrottsbrytning i förhållandena i Fjärran Nord ; tillverkning av explosionssäkra och isolerande byglar i gruvor och gruvor.
- Vid efterbehandling av textilmaterial.
- I matlagning : konfektskum, mousser , kakor, kex, etc.
- Inom underhållningsområdet: skumfester , diskotek , shower.
Skum med solida tunna väggar ( aerogeler , skumplaster ) används i stor utsträckning för tillverkning av värme- och ljudisoleringsmaterial, livräddningsutrustning, förpackningar etc.
Se även
Anteckningar
- ↑ 1 2 Zimon A. D., Colloid Chemistry, 2015 , sid. 240.
- ↑ 1 2 Volkov V. A., Colloid Chemistry, 2015 , sid. 572.
- ↑ Schukin E. D. et al., Colloid Chemistry, 2014 , sid. 300.
Litteratur
- Skum // Great Russian Encyclopedia. Volym 25. - M. , 2014. - S. 582-583.
- Pokhlebkin VV Foam // Kulinarisk ordbok. - M . : Förlag "E", 2015. - S. 284-285. — 456 sid. - 4000 exemplar. — ISBN 978-5-699-75127-3 .
- Volkov V. A. [www.libgen.io/book/index.php?md5=DD20E33302156786803C1054B4ED764C Kolloidkemi. Ytfenomen och spridningssystem]. — 2:a uppl., rättad. - St Petersburg. : Lan, 2015. - 660 sid. - (Läroböcker för universitet. Speciallitteratur). — ISBN 978-5-8114-1819-0 . (inte tillgänglig länk)
- Zimon A.D. Kolloidkemi: Allmän kurs. - 6:e uppl. - M. : Krasand, 2015. - 342 sid. - ISBN 978-5-396-00641-6 .
- Kruglyakov P. M., Ekserova D. R. [www.libgen.io/book/index.php?md5=DF4C6EE13D74DCE00E4CE3969C988129 Skum- och skumfilmer]. — M .: Kemi , 1990. — 428 sid. — ISBN 5-7245-0583-5 . (inte tillgänglig länk)
- Perepelkin K.E., Matveev V.S. Gasemulsioner. L. 1979
- Petryanov-Sokolov IV Kolloidkemi och vetenskapliga och tekniska framsteg. M., 1988
- Tikhomirov V.K., Skum. Teori och praktik av deras produktion och förstörelse, red. M. 1983
- Frolov D. G. Kurs i kolloidkemi. M., 1989
- Shchukin E. D. , Pertsov A. V., Amelina E. A. [www.libgen.io/book/index.php?md5=F6910E24B84E1453B66611EA8590C54C Kolloidkemi]. - 7:e upplagan, Rev. och ytterligare - M. : Yurait, 2014. - 444 sid. — (Kandidat. Grundkurs). — ISBN 978-5-9916-2741-2 . (inte tillgänglig länk)