Форум химиков

Здравствуйте.
Где можно найти литературу про смерзаемость веществ.
Спасибо.

Попробую по-другому.
Как влияет влажность материала на его механическую прочность? (я понимаю, все зависит от материала, но хоть какие-нибудь данные).

Механическая прочность уменьшается. Простой пример - влажная бумага. В науке это називается эффект Ребиндера.

Как верно было отмечено, прочность в зависимости от влажности материала могет существенно меняться от одного материала к другому.
Более того, она еще и от условий "работы" будет зависеть.

Учитывая, что разговор в некоторой степени идет о "смерзаемости" (че-та какое-то страшное слово %) ), повышенная влажность могет придать и повышенную механическую прочность (или, по крайней мере, твердость). Пример - влажная бумага при минус 30 град. по Цельсию ))

В случае некоторых кристаллических тел наличие пленки влаги на их поверхности могет также существенно снизить их способность к разрушению путем растрескивания. Пример - монокристаллический NaCl при испытании кристалла на разрыв.

Как было сказано by carlsten, в ряде случаев водичка (или иная жидкость) могет и уменьшить мех. прочность. Жидкость (влага) проникает в микротрещины и за счет расклинивающего эффекта способствует их росту. В случае тонкого дробления тела влага тоже помогет: понижается величина поверхностной енергии (за счет уменьшения поверхностного натяжения на границе раздела фаз); это существенно снижает общие энергозатраты на тонкое измельчение вещества.

Иногда снижение влажности могет вызвать и более мистические картины %) Ветки живых деревьев гибкие, а высохшие ветки мертвых - прям какие-то ломкие. А кожа? Сравнить если только что снятую и уже подсохшую... )) Эластичность! %)

Материал имеет влажность 30% и содержит соли (Na2CO3+NaHCO3 и Na2SO4 до 200 г/л ), но смерзается при –20 в монолит.

Нужно что он не смерзался ( я слышал добавляют какой-то
адипинат натрия).

Ага. То есть эффекты Ребиндера и Иоффе не очень Вас волнуют. Тогда надо спросить у Лужкова - московские дворники в последнюю зиму иногда сыпали какую-то соль, которая практически не смерзалась. Или дворников попросить отсыпать немного. У меня в мозгу крутится хрен знает откуда мысль, что это какой-то адский микс из мочевины и хлоридов натрия (калия?) и магния.

Нет, эффекты меня интересуют, если они мне помогут объяснить, как же происходит смерзаемость данного (тонкодисперсного материала) и что необходимо предпринять? чтобы это происходило медленно или вообще не происходило
Т.е. хотелось бы знать теорию “смерзаемости” если конечно такая существует.

Согласно закону Рауля растворенные вещества понижают температуру замерзания воды тем сильнее, чем концентрированнее раствор. Натриевые соли низкомолекулярных
карбоновых кислот как ионогенные поверхностно-активные вещества являются мицеллообразующими и с водой дают коллоидные растворы.
Кроме того, органические компоненты (в материале до 60% углерода) должны препятствовали агрегации молекул воды и образованию ледовых монолитов с частицами материала путем образования водородных связей между молекулами воды и углеводорода.
Несмотря на все это материал смерзается капитально.
Неужели никто не занимался этой проблемой?

химик, Вы меня убиваете ))))) Если мне не изменяет память, Ваши вопросы обычно начинаются очень издалека, так скать, в опоре на чуть ли не основные философские категории %% Потом они плавно приобретают полуразмытую форму и наполняются полуконкретным содержанием.
И лишь потом следует стадия, када приводятся конкретные данные и конкретные обстоятельства. Может, имеет смысл начинать с конца?.. ))
Или конкуренты не дремлют? :)

Вот еще несколько идей.

Сушка вещества. Следует учесть, что гидрокарбонаат при этом могет разложиться (если действовать жестко), а продукт высушивания будет гигроскопичен, поэтому фасовать нуна герметично. Потери воды - снижение содержания в продукте балласта, его (продукта)уконцентрирование, а следовательно, меньше затрат на перевозку.

Если есть возможность и нет требований к определенному составу смеси, то мона разбодяжить ее безводным (или близким к этому) сульфатом натрия. Наглотавшись воды, понизит влажность. Дорогой метод.

Добавить хлористый кальций. Полученная смесь, по идее, должна стать более гигроскопичной, но менее "смерзаемой". Падает качество продукта (кхе, вряд ли кого-нить приведут в восторг хлориды).

Пропитать все глицерином или этиленгликолем )) Брутфорс-метод :D

Прессовать смесь в брикеты (как кирпичи) и забыть о проблеме "смерзаемости".

Спасибо Zomber, здорово Вы меня “приложили”.

Необходимо хоть как-то объяснить смерзаемость исследуемого материала и предложить способы по уменьшению смерзаемости.
Вот такая простецкая задача.

химик написал:
...образования водородных связей между молекулами воды и углеводорода.

Ну и бред.

химик написал:
Материал имеет влажность 30% и содержит соли (Na2CO3+NaHCO3 и Na2SO4 до 200 г/л ), но смерзается при –20 в монолит.

Нужно что он не смерзался ( я слышал добавляют какой-то
адипинат натрия).

Ну так и добавьте адипинат натрия, в чем проблема?

химик

Необходимо хоть как-то объяснить смерзаемость исследуемого материала

Полагаю, что "хоть как-то" все же еще слишком широко, но Вы на верном пути ))

Если хоть как-то, то мона так:
Предположим, что есть мелкокристаллическое вещество А (это могет быть и смесь кристаллов разных веществ - не суть важно). Вещество А содержит значительную примесь вещества В. Это вещество В (например, вода) может входить как в состав кристаллов А(кристаллизационная), так и находиться на их поверхности (адсорбционная).
Между молекулами вещества В существует особое взаимодействие, характер которого изменяется с температурой. При высокой - связи между молекулами В быстро образуются и быстро рвутся, что не приводит к прочному сцеплению кристалликов А, на которых находится В. При низкой же температуре скорость разрушения связей падает. Хотя прочность связей и остается почти прежней по енергии, но факт их фиксированности приводит к невозможности свободного перемещения кристалликов А относительно друг друга. Они цементируются, причем В выступает в роли цемента.

Вот и заложили за 5 минут псевдофундамент новой теории "смерзаемости" :D О чудо! )))
Теория, кстати, получилась довольно общая )) Если взять сахар, кристаллы которого покрыты пленкой парафина то теория должна и здесь работать. Варианты А: мука, кофе, цемент размолотый, минеральные соли мелкокристаллические и др. Варианты В: вода, сиропы, клеи, тяжелые углеводороды.
Границы применимости: температурные и "природные" (природа А и В). При некоторых комбинациях условий и веществ различия между А и В могут исчезнуть.
Предсказательная сила? Не проводя исследований по "смерзанию", можно на основе данных по адгезии В к А и изменению вязкости В с температурой (а также учтя фазовые превращения В) оценить возможность "смерзания", его "силу" и приблизительную температуру проявления эффекта.
Допущения: растворение А в В не влияет на суть процесса, хотя могет изменить температуру "смерзания"; по объему А много больше, чем В и другие ))

Чем вооружает теория в борьбе со "смерзаемостью"? Уменьшить ее удастся, если увеличить скорость образования-разрушения связей между молекулами В или уменьшить количество контактов между частицами А. Первый случай отвечает банальному повышению температуры а также юзанию закона Рауля. Второй случай соответствует, например, увеличению размеров частиц А, что приведет к общему (и существенному) уменьшению числа контактов между ними. Следовательно, крупнокристаллическая смесь, по идее, должна, смерзаться меньше. Вот акаца тут же, во втором случае, и нашло бы свое применение ПАВ. Если пленка В на кристаллах А будет с поверхности забита В-фобными (например, гидрофобными) фрагментами ПАВ, то количество контактов кристаллов, имеющих между собой активную прослойку клея из В уменьшится. Каждый (или почти каждый) кристалл А получает В-фобный экран и без особо серьезных помех сможет перемещаться относительно коллег даже при доситаточно низкой температуре, то есть смесь А будет не монолитна.

Ну, на последок замечу, что всё это были в значительной мере теоретические бредни, выполненные в рамках "хоть как-то", поэтому не стоит особо полагаться на их работу в так называемом реале ;)

Zomber ещё раз спасибо.

carlsten, почему сразу бред?

В большинстве случаев углеводороды не склонны образовывать сколь-либо значимые по энергии водородные связи с молекулами воды ;)