Skum
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den
version , der blev gennemgået den 6. november 2020; checks kræver
3 redigeringer .
Skum er et dispergeret system med en gasdispergeret fase og et flydende eller fast dispersionsmedium.
Skumegenskaber
Skum ligner i sin natur koncentrerede emulsioner , men den dispergerede fase i dem er en gas , ikke en væske. Skum er lavet af opløsninger af overfladeaktive stoffer . For at øge deres stabilitet tilsættes makromolekylære stoffer til overfladeaktive opløsninger , der øger viskositeten af opløsningerne. Som karakteristika for skummet anvendes et sæt egenskaber, der udtømmende karakteriserer skummet.
- En opløsnings skummende evne er mængden af skum, udtrykt ved dets volumen (cm³) eller søjlehøjde (m), som dannes ud fra et givet konstant volumen af en skummende opløsning under visse standardopskumningsbetingelser i en konstant tid.
- Forholdet mellem skum , som er forholdet mellem volumenet af skum og volumenet af opløsningen, der gik til dens dannelse.
- Stabilitet (stabilitet) af skummet - dets evne til at opretholde det samlede volumen, dispersion og forhindre udstrømning af væske ( synerese ). Som et mål for stabilitet bruges ofte eksistenstiden ("levetiden") for et udvalgt skumelement (en separat boble eller film) eller en vis mængde skum.
- Dispersionen af skummet, som kan karakteriseres ved den gennemsnitlige størrelse af boblerne, deres størrelsesfordeling eller "opløsning-gas"-grænsefladen pr. volumenenhed af skummet.
Opskumning og ødelæggelse af skum
Skum er i modsætning til andre disperse systemer, hvis sammensætning bestemmes af koncentrationen af den dispergerede fase, karakteriseret ved indholdet af dispersionsmediet.
Skum er ekstremt ustabile dispergeringssystemer, da væskens densitet er hundredvis og endda tusindvis af gange højere end tætheden af den gas, hvorfra skumbobler dannes. Skum betragtes som grove systemer: i skumningsøjeblikket er skumbobler synlige for det blotte øje. Massen og volumen af den gasdispergerede fase er ikke konstant og ændrer sig hurtigt, boblestørrelserne varierer meget, så skum kan betragtes som polydisperse systemer. Skum er typiske lyofobiske dispersionssystemer.
Skum som dispergerede systemer har deres egne karakteristika, som bestemmes af egenskaberne af den dispergerede fase, dispersionsmediet og fasegrænsen mellem dem, såsom: ændring i Gibbs energi , grænsefladespænding , bobleform (sfærisk, polyhedral) .
Skum er termodynamisk ustabile, da der forekommer processer i dem, der fører til en ændring i strukturen og ødelæggelsen af skum. Disse processer omfatter:
- udtynding af film og deres efterfølgende brud; som et resultat heraf øges den gennemsnitlige cellestørrelse, når filmene går i stykker i skumvolumenet, eller højden af skumsøjlen (laget) falder, hvis filmene, der adskiller overfladeskumcellerne fra det eksterne gasmedium, rives; skumspredningen falder.
- Diffusionsoverførsel af gas fra små celler til større (i polydisperst skum) eller fra overfladeceller til det ydre miljø; dette fører til forsvinden af overfladeceller og et fald i højden af søjlen (laget) af skum.
- Udstrømning af dispersionsmediet under påvirkning af tyngdekraften (synerese) i meget stabile skum, hvilket fører til fremkomsten af en hydrostatisk ligevægtstilstand, hvor skumlaget er jo større, jo højere det er placeret; i lavekspansionsskum fører synerese til dannelsen af et lag væske under skummet.
Skumstruktur
Skum, især højekspansionsskum, er karakteriseret ved en cellulær filmkanalstruktur, hvor cellerne fyldt med gas er adskilt af tynde film - boblevægge. Tre konvergerende film placeret i en vinkel på 120° danner en kanal ( Plateau - trekant [1] , Plateau - Gibbs -kanal [2] , Gibbs-Plateau-kanal [3] ; se figur), fire kanaler med en vinkel mellem dem på omkring 109 °28′ konvergerer i et punkt og danner en knude [2] [1] . Den mest typiske celleform i monodispers skum er det femkantede dodekaeder (dodekaeder med femkantede flader), ofte med 1-3 ekstra flader; det gennemsnitlige antal film, der omgiver en celle, er sædvanligvis tæt på 14. I lavekspansionsskum er cellernes form tæt på sfærisk, og filmens størrelse er lille.
Hårde skum
Systemer med et fast dispersionsmedium og en gasformig dispergeret fase - G/T kaldes ofte faste skum. Faste skum, såvel som flydende skum, på grund af den store størrelse af gasfaseboblerne, klassificeres sædvanligvis som mikroheterogene eller endda groft dispergerede systemer.
Et eksempel på et naturligt hårdt skum er pimpsten , en porøs, svampet, svampet, meget let sten af vulkansk oprindelse, der bruges som slibemiddel til polering og slibning , samt i konstruktion til fremstilling af pimpstensbeton. Af de kunstige hårde skum kan man angive skumglas og skumbeton, som er meget brugt som bygge- og isoleringsmaterialer . Fordelene ved disse materialer er lav densitet, lav varmeledningsevne og ret høj styrke på grund af deres cellulære struktur og styrken af dispersionsmediet. Dette bør også omfatte kunstige svampede materialer fremstillet på basis af polymerer (mikroporøst gummi , forskellige skum ).
Ansøgning
I en række tilfælde af praktisk anvendelse af skum er deres egenskaber såsom viskositet , termisk ledningsevne , elektrisk ledningsevne , optiske egenskaber osv. vigtige. Skum er meget udbredt i mange industrier og i hverdagen:
- I hverdagen: skummende rengøringsmidler til badekar, rengøring af tæpper og møbler.
- Ved brandbekæmpelse: ved antændelse af beholdere med brændbare væsker, ved slukning af brande i lukkede rum - i kældre, på skibe og i flyvemaskiner.
- I byggeri: tagdækning, vandtætning og isolering af fundamenter, lydisolerende vægge.
- I mineindustrien: brugen af skumflotation til mineralforarbejdning ; forebyggelse af frysning af lossepladser til minedrift i åbne brud under forholdene i det fjerne nord ; produktion af eksplosionssikre og isolerende jumpere i miner og miner.
- I efterbehandling af tekstilmaterialer.
- I madlavning : konfektureskum, mousse , kager, kiks osv.
- Inden for underholdning: skumfester , diskoteker , shows.
Skum med solide tynde vægge ( aerogel , skumplast ) er meget brugt til fremstilling af varme- og lydisolerende materialer, redningsudstyr, emballage mv.
Se også
Noter
- ↑ 1 2 Zimon A. D., Colloid Chemistry, 2015 , s. 240.
- ↑ 1 2 Volkov V. A., Colloid Chemistry, 2015 , s. 572.
- ↑ Schukin E. D. et al., Colloid Chemistry, 2014 , s. 300.
Litteratur
- Skum // Great Russian Encyclopedia. Bind 25. - M. , 2014. - S. 582-583.
- Pokhlebkin VV Skum // Kulinarisk ordbog. - M . : Forlaget "E", 2015. - S. 284-285. — 456 s. - 4000 eksemplarer. — ISBN 978-5-699-75127-3 .
- Volkov V. A. [www.libgen.io/book/index.php?md5=DD20E33302156786803C1054B4ED764C Kolloidkemi. Overfladefænomener og spredningssystemer]. — 2. udg., rettet. - Sankt Petersborg. : Lan, 2015. - 660 s. - (Lærebøger for universiteter. Speciallitteratur). — ISBN 978-5-8114-1819-0 . (utilgængeligt link)
- Zimon A.D. Kolloidkemi : Generelt kursus. - 6. udg. - M. : Krasand, 2015. - 342 s. - ISBN 978-5-396-00641-6 .
- Kruglyakov P. M., Ekserova D. R. [www.libgen.io/book/index.php?md5=DF4C6EE13D74DCE00E4CE3969C988129 Skum- og skumfilm]. — M .: Kemi , 1990. — 428 s. — ISBN 5-7245-0583-5 . (utilgængeligt link)
- Perepelkin K.E., Matveev V.S. Gasemulsioner. L. 1979
- Petryanov-Sokolov IV Kolloid kemi og videnskabelige og tekniske fremskridt. M., 1988
- Tikhomirov V.K., Skum. Teori og praksis om deres produktion og ødelæggelse, red. M. 1983
- Frolov D. G. Kursus i kolloid kemi. M., 1989
- Shchukin E. D. , Pertsov A. V., Amelina E. A. [www.libgen.io/book/index.php?md5=F6910E24B84E1453B66611EA8590C54C Kolloidkemi]. - 7. udg., Rev. og yderligere - M. : Yurait, 2014. - 444 s. — (Bachelor. Grundkursus). — ISBN 978-5-9916-2741-2 . (utilgængeligt link)