Читайте также:
|
Под устойчивостью дисперсных систем понимают постоянство их свойств во времени и в первую очередь дисперсности, распределения по объему частиц дисперсной фазы и межчастичного взаимодействия. Н.П. Песков (1920) ввел понятие о двух видах устойчивости - седи-ментационной и агрегативной. Седиментационная устойчивость характеризует способность час-тиц дисперсной фазы находиться во взвешенном состоянии и не оседать под действием сил тяжести. Основными условиями этой устойчивости являются высокая дис-персность и участие частиц дисперсной фазы в броуновском движении. Агрегативная устойчивость характеризует способность частиц дисперсной фазы противодействовать их слипанию между собой и тем самым сохранять неизменными свои размеры. Факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем подразде-ляют на термодинамические и кинетические. К термодинамическим факторам относятся следующие: 1) электростатический – обусловлен силами электростатического от-талкивания (наличие υмф и δ – потенциала); 2) адсорбционно-сольватный – сольватные оболочки ионов диффуз-ного слоя обладают упругими свойствами и создают расклинивающее давление; 3) энтропийный – является дополнительным к двум первым факто-рам, проявляется, когда частицы сближаются друг с другом на такие рас-стояния, при которых адсорбированные на них вещества начинают заде-вать друг друга углеводородными цепями, находящимися в состоянии микроброуновского движения. Он способствует равномерному распреде-лению частиц по объему системы. Современная физическая теория устойчивости коллоидных систем была развита Б.В. Дерягиным и Л.Д. Ландау (1937), и независимо голанд-скими учеными Э. Фервеем и Я. Овербеком (1941). В соответствии с пер-выми буквами фамилий авторов теория носит название ДЛФО. Согласно этой теории, между любыми частицами при их сближении возникает рас-клинивающее давление разделяющей жидкой прослойки в результате дей-ствия сил притяжения и отталкивания.
Расклинивающее давление ()– термодинамический параметр, ха-рактеризующий состояние тонкого слоя (плѐнки) жидкости или газа в промежутке между поверхностями тел, (фаз, частиц). В условиях равнове-сия системы = P 2 — P 1, где P 2 — нормальное давление на плѐнку со сто-роны разделѐнных ею тел, a P 1 — давление в объѐме жидкости (газа), из которой образовалась плѐнка.
Если имеет положительное значение (> 0), то плѐнка устойчива, если отрицательное (< 0), – плѐнка самопроизвольно утончается вплоть до прорыва. Оно возникает при взаимном перекрытии поверхностных слоев и обусловлено совокупным действием сил различной природы. Так, составляющими расклинивающего давления могут быть элек-тростатические силы, силы "упругого" сопротивления сольватных (или адсорбционно-сольватных) слоев, и силы межмолекулярного притяжения. Расклинивающее давление зависит от толщины плѐнки, состава и свойств взаимодействующих фаз (тел) и температуры. Расклинивающее давление является суммарной величиной, завися-щей как от сил притяжения, так и сил отталкивания, действующих в плен-ке. Существуют различные составляющие расклинивающего давления. Электростатическая составляющая обусловлена взаимодействием зарядов поверхностей и окружающих их диффузных слоев. Для одно-именно заряженных частиц эта составляющая имеет положительный знак, для разноименно заряженных – отрицательный. Молекулярная составляющая расклинивающего давления обу-словлена ван-дер-ваальсовыми силами межмолекулярного взаимодейст-вия. Молекулярная составляющая вносит отрицательный вклад в раскли-нивающее давление. Структурная составляющая расклинивающего давления обуслов-лена образованием на поверхности частиц сольватных слоев с особой структурой. При сближении таких частиц необходимо затратить работу на удаление сольватных слоев, что дает положительный вклад в расклини-вающее давление в лиофильных системах и отрицательный – в лиофоб-ных. Адсорбционная составляющая возникает при перекрывании ад-сорбционных слоев сближающихся частиц. При этом разница концентра-ций молекул и ионов в слоях создает осмотический поток растворителя в пленку, разделяющую поверхности, что дает положительный вклад в рас-клинивающее давление. Наибольшее значение в большинстве случаев имеют электростати-ческая и молекулярная составляющие, поэтому состояние системы зави-сит от баланса сил притяжения и сил отталкивания. Преобладание сил от-талкивания приводит к устойчивости системы, а преобладание сил притя-жения вызывает нарушение агрегативной устойчивости, то есть коагуля-цию. Таким образом, агрегативную устойчивость можно рассматривать как алгебраическую сумму межмолекулярных сил притяжения Ван-дер-Ваальса((+)) и электростатическихсил отталкивания ((–)) При сближении коллоидных частиц на расстояние 10–6 – 10–9 м и пе-рекрывании их диффузных слоев возникает расклинивающее давление тонкого слоя жидкости, при этом происходит: 1. Электростатическое отталкивание одноименно заряженных про-тивоионов. 2. Расклинивание за счет упругих свойств гидратных оболочек. 3. Расклинивание за счет осмотического всасывания молекул раство-рителя в область скопления противоионов. Главный фактор устойчивости лиофобных коллоидных систем – заряд коллоидных частиц и наличие ионной атмосферы.
Дата добавления: 2014-11-24; просмотров: 79 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |