هناك عوامل الاستقرار الديناميكي الحراري والحركي،

ل العوامل الديناميكية الحراريةوتشمل عوامل الكهرباء الساكنة، وعوامل الامتزاز والذوبان والانتروبيا.

عامل الكهرباء الساكنةويرجع ذلك إلى وجود طبقة كهربائية مزدوجة متفرقة على سطح الجزيئات. المكونات الرئيسية للعامل الكهروستاتيكي هي شحن حبيبات جميع الجزيئات الغروية، وقيمة الإمكانات الحركية الكهربائية، وكذلك انخفاض التوتر السطحي البيني بسبب امتصاص الشوارد (خاصة في الحالات التي تكون فيها الشوارد عبارة عن مواد خافضة للتوتر السطحي الأيونية) ).

تؤدي الشحنة الكهربائية المتماثلة للحبيبات إلى التنافر المتبادل بين الجزيئات الغروية التي تقترب. علاوة على ذلك، عند المسافات التي تتجاوز قطر المذيلات، يحدث التنافر الكهروستاتيكي بشكل رئيسي بسبب شحنة الأضداد في الطبقة المنتشرة. إذا تصادمت الجسيمات سريعة الحركة مع بعضها البعض، فإن تصادمات الطبقة المنتشرة، التي تكون مرتبطة بشكل ضعيف نسبيًا بالجزيئات، يمكن أن تتحرك، ونتيجة لذلك تتلامس الحبيبات. في هذه الحالة، تلعب الإمكانات الحركية الكهربائية الدور الرئيسي في القوى البغيضة. وهي، إذا تجاوزت قيمتها 70-80 مللي فولت، فإن الجزيئات التي تتصادم مع بعضها البعض نتيجة للحركة البراونية لن تكون قادرة على التغلب على الحاجز الكهروستاتيكي، وبعد اصطدامها، سوف تتشتت ولن يحدث التجميع. تمت مناقشة دور التوتر السطحي كعامل استقرار ديناميكي حراري في الفصل الأول.

عامل الامتزاز والذوبانيرتبط بترطيب (حل) كل من جزيئات الطور المشتتة نفسها والأيونات أو جزيئات الفاعل بالسطح غير المشحونة الممتزة على سطحها. ترتبط قذائف الترطيب وطبقات الامتزاز بسطح الجزيئات بواسطة قوى الالتصاق. لذلك، من أجل التلامس المباشر بين الركام، يجب أن تتمتع الجزيئات المتصادمة بالطاقة اللازمة ليس فقط للتغلب على حاجز الكهرباء الساكنة، ولكن أيضًا لتجاوز عملية الالتصاق.

عامل الانتروبيايتكون من ميل الطور المشتت إلى توزيع جزيئات الطور المشتت بشكل موحد في جميع أنحاء حجم النظام نتيجة للانتشار. يتجلى هذا العامل بشكل رئيسي في الأنظمة فائقة التجانس، التي تشارك جزيئاتها في الحركة البراونية المكثفة.

للعوامل الحركيةيشمل الاستقرار العوامل الهيكلية الميكانيكية والهيدروديناميكية.

العامل الهيكلي الميكانيكيويرجع ذلك إلى حقيقة أن الأصداف المائية (المذابة) الموجودة على سطح الجزيئات زادت من اللزوجة والمرونة. وهذا يخلق قوة تنافر إضافية عندما تصطدم الجزيئات - ما يسمى ضغط الانفصال. تساهم مرونة طبقات الامتزاز نفسها أيضًا في ضغط الانفصال. تم تطوير عقيدة تفكيك الضغط بواسطة B. V. Deryagin (1935).

العامل الهيدروديناميكيالمرتبطة بلزوجة وسط التشتت. فهو يقلل من معدل تدمير النظام عن طريق إبطاء حركة الجزيئات في وسط ذو لزوجة عالية. يكون هذا العامل أقل وضوحًا في الأنظمة ذات الوسط الغازي، ويتم ملاحظة أكبر مظاهره في الأنظمة ذات الوسط الصلب، حيث تكون جزيئات الطور المشتت عمومًا خالية من الحركة.

في الظروف الحقيقية، عادة ما يتم ضمان استقرار الأنظمة المتفرقة من خلال عدة عوامل في وقت واحد. يتم ملاحظة أعلى استقرار في ظل العمل المشترك لكل من العوامل الديناميكية الحرارية والحركية.

كل عامل مقاومة له طريقة محددة لتحييده. على سبيل المثال، يمكن إزالة تأثير العامل الهيكلي الميكانيكي باستخدام مواد تعمل على تسييل وإذابة الطبقات الهيكلية المرنة على سطح الجزيئات. يمكن تقليل المذيبات أو إزالتها تمامًا عن طريق تجميد جزيئات الطور المشتت أثناء امتصاص المواد المقابلة. يتم تقليل تأثير العامل الكهروستاتيكي بشكل كبير عند إدخال الإلكتروليتات في النظام، مما يؤدي إلى ضغط DES. هذه الحالة الأخيرة هي الأكثر أهمية سواء في تحقيق الاستقرار أو تدمير الأنظمة المتفرقة.

تجلط الدم

كما ذكر أعلاه، يعتمد التخثر على انتهاك الاستقرار التجميعي للنظام، مما يؤدي إلى التصاق جزيئات الطور المشتت معًا أثناء تصادماتها. خارجيًا، يتجلى تخثر المحاليل الغروية في شكل تعكر، مصحوبًا أحيانًا بتغير في اللون، يليه هطول الأمطار.

في الركام المتكون أثناء التخثر، ترتبط الجزيئات الأولية ببعضها البعض إما من خلال طبقة من وسط التشتت، أو مباشرة. اعتمادًا على هذا، يمكن أن تكون الركام إما مفككًا، أو سهل التتبيبت، أو قويًا جدًا، وغالبًا ما لا رجعة فيه، والتي يتم تضخيمها بصعوبة أو لا يتم تضخيمها على الإطلاق. في الأنظمة التي تحتوي على وسط تشتت سائل، خاصة مع التركيز العالي لجزيئات الطور المشتت، غالبًا ما يكون ترسيب الركام الناتج مصحوبًا بتكوين هيكل - تكوين تخثر أو هلام يغطي كامل حجم النظام.

المرحلة الأولى من تخثر المحلول عندما ينتهك استقراره التخثر الخفيوالتي تتكون من دمج عدد قليل فقط من الجزيئات. عادة ما يكون التخثر الخفي غير مرئي للعين المجردة ولا يمكن ملاحظته إلا من خلال فحص خاص، على سبيل المثال، باستخدام المجهر الفائق. بعد التخثر الكامن يأتي صريحة، عندما يجتمع هذا العدد الكبير من الجزيئات، فإن ذلك يؤدي إلى تغير واضح في اللون، وتغيم المحلول وفقدان راسب سائب منه ( يتخثر). التخثرات الناشئة نتيجة لفقدان الاستقرار التجميعي هي تشكيلات مستقرة (أو عائمة) من هياكل مختلفة - كثيفة، مجعدة، ندفية، ليفية، تشبه الكريستال. يتم تحديد بنية وقوة التخثرات إلى حد كبير من خلال درجة الذوبان (الإماهة) ووجود مواد ممتزة ذات طبيعة مختلفة، بما في ذلك المواد الخافضة للتوتر السطحي، على الجزيئات.

قام P. A. Rebinder بدراسة تفصيلية لسلوك المحاليل أثناء التخثر مع عدم إزالة عوامل الحماية بشكل كامل وأظهر أنه في مثل هذه الحالات يتم ملاحظة تكوين بنية التخثر، مما يؤدي إلى ظهور أنظمة تشبه الهلام (سيتم مناقشة هيكلها في الفصل 11) .

تسمى عملية التخثر العكسية بالبيبتيزيشن (انظر القسم 4.2.3). في الأنظمة فائقة التجانس، حيث تكون طاقة الحركة البراونية متناسبة مع طاقة الربط للجزيئات في المجاميع (الندفات)، يمكن إنشاء توازن ديناميكي بين التخثر والتململ. يجب أن يستوفي الشرط

½ زي = كيلو طن قانون الجنسية ( الخامس س/ الخامس ل)،

أين ض – رقم التنسيق للجسيم في البنية المكانية للتخثر (وبعبارة أخرى، عدد ملامسات جسيم واحد في الركام الناتج مع الجزيئات الأخرى الموجودة فيه)، ه - طاقة الربط بين الجزيئات المتلامسة، ك - ثابت بولتزمان، ت - درجة الحرارة المطلقة، الخامس ح – حجم الجسيم في المحلول الغروي بعد تكوين التخثر (إذا كان تركيز الجسيم يساوي ن جسيمات/م3 الخامس ض = 1/ ن ,), الخامس k هو الحجم الفعال لكل جسيم داخل بنية التخثر (أو الحجم الذي يتقلب فيه بالنسبة إلى موضع التوازن).

في أنظمة التشتت الكارهة للأكسدة بعد التخثر، عادة ما يكون تركيز الجزيئات في رماد التوازن ضئيلًا مقارنة بتركيزها. ولذلك، وفقا للمعادلة المذكورة أعلاه، فإن التخثر، كقاعدة عامة، لا رجعة فيه. في الأنظمة المحبة للتجفيد، تكون طاقات الربط بين الجزيئات صغيرة وبالتالي

½ زي < كيلو طن قانون الجنسية ( الخامس س/ الخامس ل)،

وهذا يعني أن التخثر إما مستحيل أو يمكن عكسه بدرجة كبيرة.

يمكن أن تكون الأسباب المسببة للتخثر مختلفة جدًا. وتشمل هذه التأثيرات الميكانيكية (التحريك، والاهتزاز، والاهتزاز)، وتأثيرات درجة الحرارة (التسخين، والغليان، والتبريد، والتجميد)، وغيرها، والتي غالبًا ما يصعب تفسيرها ولا يمكن التنبؤ بها.

لكن الأهم من الناحية العملية وفي نفس الوقت الأكثر دراسة هو التخثر تحت تأثير الشوارد الكهربائية أو تخثر الإلكتروليتات.

وكما هو مبين في الفقرة 106، فإن السمة النوعية للأنظمة المشتتة هي عدم استقرارها الإجمالي.

يمكن منع تجميع الجسيمات الأولية المشتتة نتيجة لعمل ثلاثة عوامل لاستقرار الأنظمة المشتتة: 1) الحركية، 2) الكهربائية و3) الهيكلية الميكانيكية.

الشرط الضروري لالتصاق جسيمين من الطور المشتت هو اقترابهما، وهو ما يكفي لإظهار قوى الجذب. إذا كان تكرار تصادمات الجسيمات الغروية صغيرًا، فيمكن أن يكون النظام المشتت مستقرًا (عامل الاستقرار الحركي). يمكن أن يحدث هذا عند تركيز منخفض جدًا من الجسيمات المشتتة (على سبيل المثال، في بعض الهباء الجوي) أو عند لزوجة عالية جدًا لوسط التشتت (على سبيل المثال، في أنظمة التشتت مثل ).

أرز. 102. مخطط الأجواء الأيونية المتداخلة لاثنين من الجسيمات الغروية.

تحتوي معظم أنظمة التشتت المستقرة، بالإضافة إلى الطور المشتت ووسط التشتت، على مكون يعمل على تثبيت التشتت. يمكن أن يكون المثبت أيونات وجزيئات، وبالتالي يتم التمييز بين آليتين لتثبيت الأنظمة المشتتة: الامتزاز الكهربائي والجزيئي (ص 324)،

يرتبط التثبيت الكهربائي لأنظمة التشتت بظهور طبقة كهربائية مزدوجة عند واجهة الطور. يعد هذا التثبيت ذا أهمية أساسية للحصول على الليوسولات والمعلقات المستقرة في البيئات القطبية، مثل الماء. في أي عملية تحلل مائي، جميع الجسيمات الغروية لها نفس علامة الشحن. ومع ذلك، فإن المذيلة الغروية تكون بشكل عام محايدة كهربائيًا نتيجة لتكوين طبقة كهربائية مزدوجة. ولذلك، فإن التنافر الكهروستاتيكي بين الجسيمات الغروية (عامل الاستقرار الكهربائي) يحدث فقط عندما تكون قريبة بما فيه الكفاية، عندما تتداخل أجواءها الأيونية (الشكل 102). كلما زاد تداخل الأجزاء المنتشرة للطبقة الكهربائية المزدوجة من الجسيمات الغروية، أي كلما قلت المسافة بينها وزاد سمك الطبقة الكهربائية المزدوجة، زادت طاقة التنافر الكهروستاتيكية.

بالإضافة إلى التنافر الكهروستاتيكي، بين الجزيئات الغروية، وكذلك بين جزيئات أي مادة، هناك قوى جذب بين الجزيئات، من بينها تلعب قوى التشتت الدور الأكبر. تتناقص قوى التشتت المؤثرة بين الجزيئات الفردية بسرعة مع زيادة المسافة بينها. لكن تفاعل الجزيئات الغروية يرجع إلى مجموع قوى التشتت للتجاذب بين جميع الجزيئات الموجودة على سطح التلامس للجزيئات الغروية. ولذلك فإن قوى الجذب بين الجزيئات الغروية تتناقص بشكل أبطأ وتحدث على مسافات أكبر مما هي عليه في حالة الجزيئات الفردية.

الطاقة الكامنة للتفاعل (U) بين الجسيمات الغروية هي المجموع الجبري للطاقة الكامنة للتنافر الكهروستاتيكي والطاقة الكامنة لجذب التشتت بينهما:

فإذا (بالقيمة المطلقة) فإن التنافر يغلب على التجاذب ويكون النظام المتفرق مستقرا.

أرز. 103. الطاقة الكامنة للتفاعل بين جسيمين متساويين الشحنة: 1 - التنافر الكهربائي. 2 - جذب التشتت. 3 - طاقة التفاعل الناتجة. 4 - نفس الشيء، ولكن مع انخفاض حاد في المنحنى؛ x هي المسافة بين الجزيئات. - عائق محتمل أمام تفاعل الجزيئات المشتتة.

إذا، فإن الجسيمات الغروية التي تتصادم أثناء الحركة البراونية تلتصق ببعضها البعض لتشكل مجاميع أكبر ويحدث ترسيب للأخير. يتخثر المحلول الغروي، أي أنه ينقسم إلى مادة تخثر (ترسب) ووسط تشتت.

هذا هو جوهر نظرية التثبيت الكهربائي وتجلط الدم للأنظمة المشتتة، التي طورها في البداية بي.في.ديرياجين، ومن ثم على يد إل.دي لانداو والعلماء الهولنديين فيروي وأوفربيك (1948)؛ استنادا إلى الحروف الأولى من ألقاب المؤلفين، يطلق عليها نظرية DLFO.

في التين. ويبين الشكل 103 اعتمادات الجزيئات الغروية والمسافة بينها. في هذه الحالة، كما هو معتاد في الفيزياء، يتم تعيين علامة ناقص لطاقة الجذب المحتملة، ويتم تعيين علامة زائد لطاقة التنافر المحتملة. وكما يتبين، فإن طاقة التفاعل الناتجة (المنحنى 3 في الشكل 103) تؤدي إلى التجاذب على مسافات صغيرة جدًا والتنافر على مسافات كبيرة بين الجزيئات. من الأهمية الحاسمة لاستقرار الأنظمة المتفرقة قيمة الحاجز التنافر المحتمل، والذي بدوره يعتمد على مسار المنحنيات. عند القيم الكبيرة لهذا الحاجز، يكون النظام الغروي مستقرًا. لا يمكن التصاق الجزيئات الغروية إلا عندما تكون قريبة بدرجة كافية. وهذا يتطلب التغلب على حاجز التنافر المحتمل. عند بعض القيم الإيجابية الصغيرة (المنحنى 3)، لا يمكن التغلب عليها إلا عدد قليل من الجزيئات الغروية ذات الطاقة الحركية الكافية. وهذا يتوافق مع مرحلة التخثر البطيء، عندما يؤدي جزء صغير فقط من اصطدامات الجسيمات الغروية إلى التصاقها ببعضها البعض. مع التخثر البطيء، مع مرور الوقت هناك انخفاض طفيف في العدد الإجمالي للجزيئات الغروية نتيجة لتشكيل الركام من الجزيئات الأولية، ولكن التخثر لا يترسب. ويسمى هذا التخثر، الذي لا يصاحبه تغير واضح في المحلول الغروي، بالتخثر الكامن.

ومع انخفاض إضافي في الحاجز المحتمل، يزداد معدل التخثر، الذي يتميز بتغير عدد الجزيئات لكل وحدة زمنية. أخيرًا، إذا مر الحاجز المحتمل من منطقة التنافر إلى منطقة الجذب (المنحنى 4 في الشكل 103)، يحدث تخثر سريع، عندما يؤدي كل تصادم للجزيئات الغروية إلى التصاقها ببعضها البعض؛ في المحلول الغروي، يتكون راسب - تخثر، ويحدث تخثر واضح.

ينشأ حاجز التنافر المحتمل نتيجة لمجموع القوى التنافرية والجذابة التي تعمل بين الجزيئات الغروية. ولذلك، فإن جميع العوامل المؤثرة على مسار المنحنيين 1 و2 (الشكل 103) تؤدي إلى تغيير في كل من قيمة وموضع الحد الأقصى (أي المسافة X المقابلة لـ ).

يحدث انخفاض كبير نتيجة للتغير في الطاقة الكامنة للتنافر الكهروستاتيكي (أي مسار المنحنى 1) الناجم عن إضافة الشوارد إلى المحلول الغروي. مع زيادة تركيز أي إلكتروليت، تحدث إعادة هيكلة للطبقة الكهربائية المزدوجة المحيطة بالجزيئات الغروية: يتم إزاحة جزء متزايد من الأيونات المضادة من الجزء المنتشر إلى جزء الامتزاز من الطبقة الكهربائية المزدوجة. يتناقص سمك الجزء المنتشر من الطبقة الكهربائية المزدوجة (الطبقة 4 في الشكل 100)، ومعها الطبقة الكهربائية المزدوجة بأكملها (الطبقة 2 في الشكل 100). ولذلك، فإن منحنى الطاقة المحتملة للتنافر الكهروستاتيكي يتناقص بشكل حاد أكثر من ذلك الموضح في الشكل 1. منحنى 103 1. ونتيجة لذلك، يتناقص الحاجز الطارد المحتمل وينتقل نحو مسافة أصغر بين الجسيمات الغروية. عندما يتم ضغط الطبقة الكهربائية المزدوجة إلى سمك طبقة الامتزاز (الطبقة 8 في الشكل 100)، فإن منحنى التفاعل الكامل للجزيئات المشتتة يظهر في منطقة الجذب (المنحنى 4 في الشكل 103)، ويتسارع يحدث التخثر. يحدث هذا التغيير في استقرار المحلول الغروي عند إضافة أي إلكتروليت.

يتميز تأثير التخثر للإلكتروليتات بعتبة التخثر، أي أقل تركيز للإلكتروليتات الذي يسبب التخثر. اعتمادًا على طبيعة المحلول الكهربائي والمحلول الغروي، تتراوح عتبة التخثر من إلى 0.1 مول لكل لتر من المحلول. يتم التأثير الأكثر أهمية على عتبة التخثر بواسطة شحنة أيون التخثر الخاص بالكهرباء، أي الأيون الذي تكون شحنته معاكسة لشحنة الجسيم الغروي.

لقد أدت عدادات الإلكتروليت المشحونة بشكل مضاعفة إلى زيادة قدرة الامتزاز مقارنة بتلك المشحونة بشكل فردي وتتغلغل في جزء الامتزاز من الطبقة الكهربائية المزدوجة بكميات كبيرة. في هذه الحالة، لا تنخفض عتبة التخثر بما يتناسب مع شحنة العداد، بل بشكل أسرع بكثير.

كان التأكيد الرائع لنظرية DLFO هو الحساب الذي أجراه B.V. Deryagin و L.D Landau (1941) لنسبة قيم عتبات التخثر الناتجة عن الإلكتروليتات التي تحتوي على أيونات ذات قيم شحن مختلفة. اتضح أن عتبة التخثر تتناسب عكسيا مع القوة السادسة لشحنة أيون التخثر. وبالتالي، ينبغي أن تكون قيم عتبات التخثر للأيونات ذات الشحنة الواحدة والثانية والثلاثية والأربعة مرتبطة كما يلي:

وهي قريبة من نسب تركيزات الإلكتروليت التي لوحظت أثناء تخثر المحاليل المائية المختلفة. ويتضح ذلك من خلال البيانات في الجدول. 22، والذي يوضح التركيزات المكافئة من الشوارد التي تسبب تخثر هيدروسول الأكسيد.

الجدول 22. عتبات تخثر محلول سالب الشحنة مع الشوارد

يلعب تثبيت الامتزاز الجزيئي لأنظمة التشتت دورًا مهمًا في استقرار التشتت في كل من الوسائط المائية وغير المائية. تعتبر الأنظمة المشتتة في الوسائط غير المائية، من حيث المبدأ، أقل استقرارًا منها في البيئة المائية. في وسط التشتت غير القطبي والخالي من الماء، تكون جزيئات الطور المشتت خالية من الشحنات الكهربائية. لا يوجد عامل الاستقرار الكهربائي. فقط قوى الجذب المتبادل هي التي تعمل بين الجسيمات المشتتة. يمكن أن يحدث إضعاف هذه القوى، مما يؤدي إلى استقرار الأنظمة المشتتة، نتيجة لتكوين طبقات الامتزاز حول الجزيئات الغروية من جزيئات وسط التشتت والمواد المذابة فيه. تضعف هذه الطبقات الجذب المتبادل لجزيئات الطور المشتت وتخلق عائقًا ميكانيكيًا أمام اقترابها.

من الممكن تثبيت الأنظمة المشتتة بسبب ذوبان الطور المشتت بواسطة جزيئات وسط التشتت في كل من الوسائط القطبية وغير القطبية. وبالتالي، فإن ترطيب جزيئات الطين وحمض السيليسيك ضروري لاستقرار معلقات الطين وحمض السيليك في بيئة مائية.

ومع ذلك، فإن تثبيت الأنظمة المشتتة يكون أكثر فعالية بكثير عند إضافة المواد الخافضة للتوتر السطحي والمركبات عالية الجزيئات الممتصة عند واجهة الطور إليها. طبقات الامتزاز من المواد الخافضة للتوتر السطحي والمركبات عالية الجزيئية، التي تتمتع بالمرونة والقوة الميكانيكية، تمنع التصاق الجزيئات المشتتة. وصف P. A. Rebinder تكوين مثل هذه الطبقات السطحية الصلبة ذات الامتزاز الجزيئي بأنه عامل هيكلي ميكانيكي في تثبيت الأنظمة المشتتة. تلعب آلية التثبيت هذه دورًا رئيسيًا في الحصول على رغاوي ومستحلبات ومحاليل غروانية ومعلقات شديدة التركيز ومستقرة للغاية ليس فقط في الوسائط غير المائية ولكن أيضًا في الوسائط المائية. لتحقيق الاستقرار الهيكلي والميكانيكي للتشتت في البيئة المائية، يتم استخدام الصابون المعدني القلوي والبروتينات والنشا، وفي الوسائط غير المائية، يتم استخدام الصابون المعدني الأرضي القلوي والراتنجات والمطاط. تسمى هذه المواد الغرويات الواقية.

هناك عوامل الاستقرار الديناميكي الحراري والحركي،

ل العوامل الديناميكية الحراريةوتشمل عوامل الكهرباء الساكنة، وعوامل الامتزاز والذوبان والانتروبيا.

عامل الكهرباء الساكنةويرجع ذلك إلى وجود طبقة كهربائية مزدوجة متفرقة على سطح الجزيئات. المكونات الرئيسية للعامل الكهروستاتيكي هي شحن حبيبات جميع الجزيئات الغروية، وقيمة الإمكانات الحركية الكهربائية، وكذلك انخفاض التوتر السطحي البيني بسبب امتصاص الشوارد (خاصة في الحالات التي تكون فيها الشوارد عبارة عن مواد خافضة للتوتر السطحي الأيونية) ).

تؤدي الشحنة الكهربائية المتماثلة للحبيبات إلى التنافر المتبادل بين الجزيئات الغروية التي تقترب. علاوة على ذلك، عند المسافات التي تتجاوز قطر المذيلات، يحدث التنافر الكهروستاتيكي بشكل رئيسي بسبب شحنة الأضداد في الطبقة المنتشرة. إذا تصادمت الجسيمات سريعة الحركة مع بعضها البعض، فإن تصادمات الطبقة المنتشرة، التي تكون مرتبطة بشكل ضعيف نسبيًا بالجزيئات، يمكن أن تتحرك، ونتيجة لذلك تتلامس الحبيبات. في هذه الحالة، تلعب الإمكانات الحركية الكهربائية الدور الرئيسي في القوى البغيضة. وهي، إذا تجاوزت قيمتها 70-80 مللي فولت، فإن الجزيئات التي تتصادم مع بعضها البعض نتيجة للحركة البراونية لن تكون قادرة على التغلب على الحاجز الكهروستاتيكي، وبعد اصطدامها، سوف تتشتت ولن يحدث التجميع. تمت مناقشة دور التوتر السطحي كعامل استقرار ديناميكي حراري في الفصل الأول.

عامل الامتزاز والذوبانيرتبط بترطيب (حل) كل من جزيئات الطور المشتتة نفسها والأيونات أو جزيئات الفاعل بالسطح غير المشحونة الممتزة على سطحها. ترتبط قذائف الترطيب وطبقات الامتزاز بسطح الجزيئات بواسطة قوى الالتصاق. لذلك، من أجل التلامس المباشر بين الركام، يجب أن تتمتع الجزيئات المتصادمة بالطاقة اللازمة ليس فقط للتغلب على حاجز الكهرباء الساكنة، ولكن أيضًا لتجاوز عملية الالتصاق.

عامل الانتروبيايتكون من ميل الطور المشتت إلى توزيع جزيئات الطور المشتت بشكل موحد في جميع أنحاء حجم النظام نتيجة للانتشار. يتجلى هذا العامل بشكل رئيسي في الأنظمة فائقة التجانس، التي تشارك جزيئاتها في الحركة البراونية المكثفة.

للعوامل الحركيةيشمل الاستقرار العوامل الهيكلية الميكانيكية والهيدروديناميكية.

العامل الهيكلي الميكانيكيويرجع ذلك إلى حقيقة أن الأصداف المائية (المذابة) الموجودة على سطح الجزيئات زادت من اللزوجة والمرونة. وهذا يخلق قوة تنافر إضافية عندما تصطدم الجزيئات - ما يسمى ضغط الانفصال. تساهم مرونة طبقات الامتزاز نفسها أيضًا في ضغط الانفصال. تم تطوير عقيدة تفكيك الضغط بواسطة B. V. Deryagin (1935).

العامل الهيدروديناميكيالمرتبطة بلزوجة وسط التشتت. فهو يقلل من معدل تدمير النظام عن طريق إبطاء حركة الجزيئات في وسط ذو لزوجة عالية. يكون هذا العامل أقل وضوحًا في الأنظمة ذات الوسط الغازي، ويتم ملاحظة أكبر مظاهره في الأنظمة ذات الوسط الصلب، حيث تكون جزيئات الطور المشتت عمومًا خالية من الحركة.

في الظروف الحقيقية، عادة ما يتم ضمان استقرار الأنظمة المتفرقة من خلال عدة عوامل في وقت واحد. يتم ملاحظة أعلى استقرار في ظل العمل المشترك لكل من العوامل الديناميكية الحرارية والحركية.

كل عامل مقاومة له طريقة محددة لتحييده. على سبيل المثال، يمكن إزالة تأثير العامل الهيكلي الميكانيكي باستخدام مواد تعمل على تسييل وإذابة الطبقات الهيكلية المرنة على سطح الجزيئات. يمكن تقليل المذيبات أو إزالتها تمامًا عن طريق تجميد جزيئات الطور المشتت أثناء امتصاص المواد المقابلة. يتم تقليل تأثير العامل الكهروستاتيكي بشكل كبير عند إدخال الإلكتروليتات في النظام، مما يؤدي إلى ضغط DES. هذه الحالة الأخيرة هي الأكثر أهمية سواء في تحقيق الاستقرار أو تدمير الأنظمة المتفرقة.

مرشح العلوم الكيميائية، أستاذ مشارك

الموضوع 2. خصائص أنظمة التفريق،

استقرارهم وتخثرهم

الدرس 2. استقرار أنظمة التشتت

محاضرات

ساراتوف – 2010

إذا تم الحصول على راسب AgCl بما يزيد عن AgNO3، فإن المذيلة الغروية سيكون لها بنية مختلفة. سيتم امتصاص أيونات Ag+ المحددة للاحتمالية على تجميع AgCl، وستكون أيونات NO3- هي الأيونات المضادة.

بالنسبة لكبريتات الباريوم غير القابلة للذوبان في الماء (التي يتم الحصول عليها بكميات زائدة من BaCl2)، يمكن تمثيل بنية الجسيم الغروي بالصيغة:

BaCl2(g) + NaSO4 ® BaSO4 (صلب) + 2NaCl

في المجال الكهربائي، تتحرك حبيبة موجبة الشحنة نحو الكاثود سالب الشحنة.

2. النظرية الفيزيائية للثبات والتخثر

الاستقرار الغروي - قدرة النظام المشتت على الحفاظ على تكوينه دون تغيير (تركيز الطور المشتت وتوزيع حجم الجسيمات)، وكذلك المظهر: اللون، والشفافية، و"التوحيد".

وتجدر الإشارة إلى أن هناك اختلافاً حاداً في الثبات بين فئتي الغرويات: مجفف بالتجميد و كاره لليوفوبيا . تتمتع الغرويات الليوفيلية بألفة عالية لوسط التشتت؛ فهي تتفرق تلقائيًا وتشكل محاليل غروانية مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية. تتميز الغرويات الكارهة للماء بتقارب أقل بكثير للمذيب؛ وتكون تشتتاتها غير مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية وتتميز بارتفاع التوتر السطحي عند السطح البيني. إن استقرار وتخثر المواد المضادة للأكسدة التي سندرسها.

يتم تصنيف الاستقرار الغروي بشكل تقليدي إلى الترسيب (حركية) و تجميعي .

استقرار الترسيب تحددها قدرة النظام على مقاومة ترسيب الجسيمات. يؤدي الترسيب أو ترسيب الجزيئات إلى تدمير النظام المشتت. ويعتبر النظام المتفرق مقاومة للترسيب ، إذا لم تستقر جزيئاته المشتتة، فإن النظام لا ينفصل إلى مراحل، أي أنه في حالة توازن مستقر للانتشار والترسيب.

يعتمد استقرار الترسيب في المقام الأول على حجم الجسيمات في الطور المشتت. إذا كان حجمها أقل من 1000 نانومتر، فإن النظام عادة ما يكون لديه استقرار ترسيب عالي. في حالة الجزيئات الأكبر حجمًا، يكون النظام غير مستقر، أي أنه ينقسم إلى طبقات بمرور الوقت، وتطفو جزيئات الطور المشتت إلى الأعلى أو تشكل رواسب.

الاستقرار الجمعي يتم تحديده من خلال قدرة النظام المشتت على مقاومة التصاق الجزيئات، أي الحفاظ على أحجام الجسيمات في الطور المشتت دون تغيير. ولكن بسبب رغبة الأنظمة في "التخلص" من الطاقة الحرة (في هذه الحالة، الطاقة السطحية)، تميل جزيئات الطور المشتت إلى أن تصبح أكبر من خلال الاندماج أو إعادة البلورة.

تحت تجلط الدم فهم فقدان الاستقرار التجميعي لنظام التشتت، والذي يتكون من التصاق واندماج الجزيئات.

إذا كانت أحجام جسيمات الطور المشتت ثابتة ولا تتغير بمرور الوقت، فيمكن لأنظمة التشتيت الغروية الحفاظ على استقرار الترسيب إلى أجل غير مسمى. يؤدي خشونة الجزيئات في نظام التشتت (فقدان استقرار التجميع) إلى انتهاك استقرار الترسيب والترسيب.

تم الحصول على العلاقات الكمية التي تميز استقرار المواد المضادة للأكسدة في اتفاق مرضي مع التجربة على أساس النظرية الفيزيائية للاستقرار والتخثر.

النظرية الفيزيائية للاستقرار والتخثر (DPST)

في شكلها الأكثر عمومية، تم تطوير هذه النظرية من قبل العلماء السوفييت في عام 2010، وبعد ذلك إلى حد ما، بشكل مستقل عنهم، من قبل العلماء الهولنديين فيروي وأوفربيك. وبناءً على الحروف الأولى من أسماء هؤلاء العلماء، سُميت النظرية بنظرية DLFO.

يجب أن تعتمد نظرية استقرار الأنظمة الغروية على العلاقة بين قوى الجذب والتنافر للجزيئات. تأخذ نظرية DLVO في الاعتبار التنافر الكهروستاتيكي بين الجزيئات والجذب بين الجزيئات.

يحدث التنافر الكهروستاتيكي بين الجسيمات المشحونة بشكل مماثل عندما تقترب بدرجة كافية من بعضها البعض، وتتداخل طبقاتها الكهربائية المزدوجة وتتنافر.

أ) لا يوجد تنافر ب) تتنافر الجزيئات

(DES لا تتداخل) (DES تتداخل)

نتيجة للحسابات المعقدة إلى حد ما (والتي نحذفها)، يتم الحصول على تعبيرات عن طاقة التنافر الكهروستاتيكي للجسيمات. ووفقا لهذا التعبير فإن الطاقة التنافرية للجزيئات تزداد مع تناقص المسافة بينها وفقا للقانون الأسي

حيث Ue هي طاقة التنافر؛

ج هي الإمكانات على سطح الجسيمات؛

ح – المسافة بين الجزيئات.

النوع الثاني من القوى التي تؤثر على استقرار المحلول هو قوة الجذب بين الجزيئات. وهي من نفس طبيعة القوى المؤثرة بين الجزيئات المحايدة. وأوضح فان دير فالس خصائص الغازات والسوائل الحقيقية من خلال وجود هذه القوى. يرجع ظهور القوى بين الجزيئية إلى تفاعل ثنائيات القطب (تأثير كيسون) واستقطاب جزيء لآخر (تأثير ديباي) وقوى التشتت لندن، والتي ترتبط بوجود ثنائيات القطب اللحظية في الذرات والجزيئات المحايدة.

العنصر الأكثر عالمية لقوى الجذب الجزيئية هو عنصر التشتت. أدت الحسابات التي أجراها هامكر إلى التعبير التالي عن طاقة الجذب الجزيئي (للصفائح المتوازية الموجودة على مسافات صغيرة من بعضها البعض).

أرز. 2. المنحنيات المحتملة

يعتمد شكل منحنيات طاقة التفاعل الكلية للجسيمات على الجهد الموجود على سطحها، وعلى قيمة ثابت هامكر، وعلى حجم الجسيمات وشكلها. لذلك، اعتمادًا على كل هذه العوامل، يتم التمييز بين ثلاثة أنواع من المنحنيات المحتملة الأكثر تميزًا، والتي تتوافق مع حالات معينة من الاستقرار التجميعي (الشكل 3).

أرز. 3. المنحنيات المحتملة لأنظمة التفريق

مع الاستقرار الكلي المختلفة

يتوافق المنحنى 1 مع حالة النظام التي تسود فيها الطاقة الجذابة عند أي مسافة بين الجزيئات

طاقة التنافر. النظام غير مستقر ويتخثر بسرعة.

يشير المنحنى 2 إلى وجود حاجز محتمل مرتفع إلى حد ما وحد أدنى ثانوي. في هذه الحالة، يتم تشكيل الندفات بسهولة، حيث يتم فصل الجزيئات بطبقات من الوسط. يحدث هذا في الحد الأدنى الثانوي. هذه الحالة تتوافق مع إمكانية عكس التخثر. في ظل ظروف معينة، يمكن التغلب على الحاجز المحتمل ويحدث تخثر لا رجعة فيه في الحد الأدنى الأولي.

يتوافق المنحنى 3 مع حالة النظام مع وجود حاجز محتمل عالي في حالة عدم وجود حد أدنى ثانٍ. تتمتع هذه الأنظمة باستقرار إجمالي كبير.

3. الأنظمة الأساسية للتخثر تحت

عمل الشوارد

يمكن أن يكون سبب التخثر هو تأثير الحرارة والبرودة والمجالات الكهرومغناطيسية والإشعاع الصلب والتأثيرات الميكانيكية والعوامل الكيميائية.

السبب الأكثر شيوعا للتخثر هو عمل المنحل بالكهرباء.

تغير الإلكتروليتات بنية EDL، مما يقلل من إمكانات زيتا (إما بسبب امتزاز أيونات الإلكتروليت على الجزيئات، أو بسبب ضغط الجزء المنتشر من EDL)، مما يؤدي إلى انخفاض في التنافر الكهروستاتيكي بين الجزيئات. وفقًا لنظرية DLVO، نتيجة لذلك، يمكن للجزيئات أن تقترب من بعضها البعض على مسافات تسود فيها قوى التجاذب، مما قد يؤدي إلى التصاقها ببعضها البعض وتخثرها.

عتبة التخثر (يُشار إليه بالرمز Ck, g) هو الحد الأدنى لتركيز الإلكتروليت الذي يسبب تأثيرًا واضحًا للتخثر (تغير اللون، التعكر، ظهور الرواسب) خلال فترة زمنية معينة. يتم تحديد عتبة التخثر إما بصريًا من خلال ملاحظة التغيرات في النظام المشتت عندما يتم إدخال محاليل إلكتروليتية بتركيزات مختلفة فيه، أو يتم تسجيل التغييرات باستخدام الأدوات المناسبة، في أغلب الأحيان عن طريق قياس الكثافة البصرية أو التعكر للنظام.

التخثر يتبع قواعد معينة. دعونا ننظر إليهم.

قواعد التخثر

– يحدث التخثر بسبب أي إلكتروليتات إذا كان تركيزها

في النظام سوف يتجاوز حدًا أدنى معينًا يسمى عتبة التخثر. والسبب هو ضغط محرك الديزل. تختلف عتبة التخثر باختلاف الشوارد وأنظمة التفريق المختلفة.

- فقط أيون الإلكتروليت الذي تتعارض شحنته مع شحنة الجسيم الغروي له تأثير تخثر، ويتم التعبير عن قدرته على التخثر بقوة أكبر، كلما ارتفع تكافؤ الأيون المضاد. ويسمى هذا النمط بقاعدة شولز-هاردي. ووفقا لهذه القاعدة، تكون نسبة عتبات التخثر واحدة-؛ تبدو العدادات الثنائية والثلاثية كما يلي:

على سبيل المثال، بالنسبة لكبريتيد الزرنيخ As2S3، الذي تحتوي جزيئاته على شحنة سالبة، فإن عتبات التخثر للإلكتروليتات المختلفة لها القيم التالية: LiCl - 58 مليمول / لتر؛ MgCl2 – 0.71 مليمول/لتر، AlCl3 – 0.043 مليمول/لتر.

في سلسلة الأيونات العضوية، يزداد تأثير التخثر مع زيادة قدرة الامتصاص، وبالتالي مع تحييد الشحنة.

– في سلسلة من الأيونات غير العضوية التي لها نفس الشحنة، يزداد نشاط تخثرها مع انخفاض نسبة ترطيبها (أو مع زيادة نصف القطر). على سبيل المثال، في سلسلة الكاتيونات والأنيونات أحادية التكافؤ، يتغير نشاط التخثر والإماهة على النحو التالي:

الألومنيوم" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">الألومنيوم، السيليكون، الحديد).

3. عامل الانتروبيا , مثل الأولين، فهي ديناميكية حرارية. إنه يعمل في الأنظمة التي تشارك فيها الجزيئات أو قوى سطحها في الحركة الحرارية. يكمن جوهرها في ميل الطور المشتت إلى التوزيع بشكل موحد في جميع أنحاء حجم النظام، وهذا يقلل من احتمالية اصطدام الجزيئات والتصاقها ببعضها البعض.

يمكن تفسير التنافر الانتروبي على أساس التفاعل المباشر للجسيمات مع الطبقات السطحية التي توجد فيها مضادات متحركة أو جذور طويلة ومرنة من المواد الخافضة للتوتر السطحي (السطحي) والمركبات ذات الوزن الجزيئي العالي (HMWs). مثل هؤلاء المتطرفين لديهم العديد من التطابقات. يؤدي اقتراب الجسيمات إلى انخفاض في درجات الحرية أو المطابقة، وهذا يؤدي إلى انخفاض في الإنتروبيا، وبالتالي إلى زيادة في طاقة السطح الحر، وهي عملية غير مواتية من الناحية الديناميكية الحرارية. وبالتالي، فإن هذا العامل يساهم في تنافر الجزيئات.

4. العامل الهيكلي الميكانيكي هو حركية. يرجع تأثيره إلى حقيقة وجود أفلام على سطح الجزيئات تتمتع بالمرونة، ويتطلب تدميرها الطاقة والوقت. عادة، يتم الحصول على مثل هذا الفيلم عن طريق إدخال المثبتات في النظام - المواد الخافضة للتوتر السطحي والوسائل الرحمية (الحماية الغروية). تكتسب الطبقات السطحية خصائص قوة عالية بسبب تشابك السلاسل البحرية والمواد الخافضة للتوتر السطحي ذات السلسلة الطويلة، وأحيانًا نتيجة للبلمرة.

يتجلى عمل العوامل الهيكلية والميكانيكية وغيرها في ظاهرة مثل الحماية الغروية

الحماية الغروية تسمى زيادة في استقرار الأنظمة الغروية بسبب تكوين طبقة امتصاص على سطح الجزيئات عند إدخال مواد معينة عالية الجزيئات إلى المحلول .

المواد القادرة على توفير الحماية الغروية هي البروتينات والكربوهيدرات والبكتين، وللأنظمة ذات وسط تشتت غير مائي - المطاط. يتم امتصاص المواد الواقية على سطح الجزيئات المشتتة، مما يساعد على تقليل الطاقة السطحية للنظام. وهذا يؤدي إلى زيادة استقرارها الديناميكي الحراري ويضمن الاستقرار الغروي. مثل هذه الأنظمة مستقرة جدًا لدرجة أنها تكتسب القدرة على التكوين تلقائيًا. على سبيل المثال، القهوة سريعة التحضير هي عبارة عن مسحوق قهوة مطحون جيدًا ومعالج بمواد خافضة للتوتر السطحي صالحة للطعام.

لتقييم تأثير التثبيت للمواد المختلفة، تم تقديم الخصائص الشرطية: "الرقم الذهبي"، "الرقم الياقوتي"، إلخ.

الرقم الذهبي - هذا هو الحد الأدنى للكتلة (بالملجم) من مادة التثبيت التي يمكنها حماية 10 مل من هيدروسول الذهب الأحمر (يمنع تغير اللون) من تأثير التخثر لـ 1 سم 3 من محلول كلوريد الصوديوم بنسبة 10٪.

رقم روبي - هذا هو الحد الأدنى للكتلة (بالملجم) من مادة التثبيت القادرة على حماية 10 سم 3 من محلول صبغة الكونغو الحمراء (روبي الكونغو) بتركيز كتلة 0.1 كجم / م 3 من تأثير التخثر بمقدار 1 سم 3 من مادة مثبتة. محلول كلوريد الصوديوم 10%.

على سبيل المثال، الرقم الذهبي لنشا البطاطس هو 20. وهذا يعني أن 20 ملغ من النشا، عند إدخالها في محلول الذهب، تمنع تخثر المحلول عند إضافة إلكتروليت متخثر إلى المحلول - 1 سم 3 من محلول صوديوم 10٪ محلول كلوريد. بدون إضافة مادة مثبتة - النشا، يتخثر (يدمر) محلول الذهب في مثل هذه الظروف على الفور.

ويبين الجدول 1 الأرقام الأكثر شيوعاً لبعض المواد الوقائية.

التأثير الوقائي له أهمية صناعية كبيرة. ويؤخذ بعين الاعتبار في صناعة الأدوية والمنتجات الغذائية والمستحلبات التقنية والمحفزات وغيرها.

الجدول 1. قيم الأرقام الأكثر شيوعًا لبعض المواد الوقائية

خاتمة

في محاضرة اليوم، قمنا بدراسة بنية جسيمات الطور المشتت والعوامل الرئيسية التي تؤثر على استقرار وتدمير الأنظمة المشتتة. ويجب أن تؤخذ هذه العوامل في الاعتبار عند الحصول على أنظمة غروانية مستقرة، مثل المستحلبات والهباء الجوي والمعلقات، وكذلك عند تدمير أنظمة التشتت "الضارة" التي تكونت أثناء الإنتاج الصناعي.

أستاذ مشارك بقسم التربية الرياضية

الحركية الحرارية

(↓).(↓معدلات التخثر بسبب الخواص الهيدروديناميكية للوسط)

أ) العامل الكهروستاتيكي – ↓ بسبب أ) العامل الهيدروديناميكي

التعليم ديس

ب) عامل الامتصاص والإذابة - ↓ ب) الهيكلي الميكانيكي

بسبب الامتزاز وعامل الذوبان السطحي

ج) عامل الانتروبيا

العوامل الديناميكية الحرارية:

كهرباء عامليساهم في إنشاء قوى تنافر إلكتروستاتيكية، والتي تزداد مع زيادة إمكانات سطح الجسيمات، وخاصة إمكانات ζ.

عامل الامتزاز والذوبان بسبب انخفاض سطح الجسيمات نتيجة الذوبان. يتم تسييل سطح الجزيئات بطبيعتها أو بسبب امتصاص المثبتات غير المنحل بالكهرباء. يمكن أن تكون هذه الأنظمة مستقرة بشكل جماعي حتى في غياب الإمكانات على سطح الجسيمات.

يمكن تجفيف الأنظمة الكارهة للماء عن طريق امتصاص الجزيئات الموجودة على سطحها والتي يتفاعل معها الوسط الخاص بها. وهي المواد الخافضة للتوتر السطحي، والعوامل البحرية، وفي حالة المستحلبات، المساحيق الدقيقة المبللة بالوسيط.

يصاحب امتزاز هذه المواد ذوبان الجزيئات وتوجيهها وفقًا لقطبية مراحل التلامس (قاعدة ريبيندر). يؤدي امتزاز المواد الخافضة للتوتر السطحي إلى انخفاض طاقة جيبس ​​السطحية وبالتالي زيادة الاستقرار الديناميكي الحراري للنظام

عامل الانتروبيا يلعب دورًا خاصًا في الأنظمة ذات الجزيئات الصغيرة، نظرًا للحركة البراونية، يتم توزيع جزيئات الطور المشتت بالتساوي في جميع أنحاء حجم النظام. ونتيجة لذلك، تزداد فوضى النظام (تكون أقل فوضوية إذا كانت الجزيئات على شكل رواسب في قاع الوعاء)، ونتيجة لذلك، تزداد إنتروبيا أيضًا. يؤدي هذا إلى زيادة الاستقرار الديناميكي الحراري للنظام، ويتم تحقيقه عن طريق تقليل إجمالي طاقة جيبس. في الواقع، إذا كان خلال أي عملية S > 0، فوفقًا للمعادلة

G = H - TS،

تحدث مثل هذه العملية مع انخفاض في طاقة جيبس ​​G

العوامل الحركية:

عامل الاستقرار الهيكلي والميكانيكييحدث أثناء امتزاز المواد الخافضة للتوتر السطحي والهيدروكربونات على سطح الجزيئات، مما يؤدي إلى تكوين طبقات امتزاز ذات خصائص هيكلية وميكانيكية متزايدة. وتشمل هذه المواد: المواد الخافضة للتوتر السطحي طويلة السلسلة، ومعظم اللوالب مثل الجيلاتين والكازين والبروتينات والصابون والراتنجات. من خلال التركيز على سطح الجزيئات، يمكن أن تشكل طبقة تشبه الهلام. تعمل طبقات الامتزاز هذه كحاجز أمام اقتراب الجزيئات وتجمعها.

يؤدي الانخفاض المتزامن في التوتر السطحي في هذه الحالة إلى حقيقة أن هذا العامل يصبح عالميًا لتحقيق الاستقرار في جميع الأنظمة المشتتة.

يتجلى عامل الاستقرار الهيدروديناميكي فيوسائط تشتت شديدة اللزوجة والكثيفة تكون فيها سرعة حركة جزيئات الطور المشتت منخفضة وطاقتها الحركية ليست كافية للتغلب حتى على حاجز تنافر صغير محتمل.

في الأنظمة الغروية الحقيقية، عادةً ما تعمل العديد من عوامل الاستقرار الديناميكي الحراري والحركي في وقت واحد. على سبيل المثال، يتم ضمان ثبات مذيلات لاتكس البوليسترين (انظر الفصل 5) عن طريق عوامل الثبات الأيونية والميكانيكية الهيكلية وعوامل الثبات المذابة بالامتزاز.

وتجدر الإشارة إلى أن كل عامل استقرار له طريقته الخاصة في تحييده. على سبيل المثال، يتم تقليل تأثير العامل الأيوني بشكل كبير عند إدخال الإلكتروليتات. يمكن منع تأثير العامل الهيكلي الميكانيكي بمساعدة المواد - ما يسمى. مزيلات الاستحلاب(وهي عادةً ما تكون مواد خافضة للتوتر السطحي قصيرة السلسلة) تعمل على تسييل الطبقات الهيكلية المرنة على سطح الجزيئات، بالإضافة إلى الطرق الميكانيكية والحرارية وغيرها. ونتيجة لذلك، هناك فقدان للاستقرار الكلي للأنظمة و تجلط الدم.

آليات عمل المثبتات

تخلق المثبتات حاجزًا محتملاً أو هيكليًا ميكانيكيًا على طريق التصاق الجسيمات، وإذا كان مرتفعًا بما فيه الكفاية، يمكن أن يوجد نظام غير مستقر ديناميكيًا حراريًا لفترة طويلة لأسباب حركية بحتة، حيث يكون في حالة شبه مستقرة.

دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في عامل الاستقرار الكهروستاتيكي أو العامل الأيوني لتحقيق الاستقرار في الأنظمة المشتتة.

6.3. العامل الأيوني لتثبيت الأنظمة المتفرقة

نظرية استقرار سولس lyophobic DLPO

الامتزاز والكهرباء الساكنة وعدد من النظريات الأخرى حول الاستقرار والتخثر لم تتمكن من تفسير عدد من الحقائق التي لوحظت في الأنظمة المتفرقة. أصبحت أهم أحكامها جزءًا من النظرية الحديثة للاستقرار، والتي تتفق بشكل جيد مع سلوك الأشخاص الذين يعانون من رهاب الليوفوبيا.

يؤدي تكوين EDL، من ناحية، إلى انخفاض في التوتر السطحي، مما يزيد من الاستقرار الديناميكي الحراري للأنظمة، ومن ناحية أخرى، يخلق حاجزًا محتملًا للتنافر الكهروستاتيكي على مسار تجميع الجسيمات، مما يسبب ما يلي: مُسَمًّى. عامل الاستقرار الأيوني (الكهروستاتيكي)..

دعونا نفكر في طبيعة هذا الحاجز. وفقا لنظرية استقرار الغرويات الكارهة للماء ديرياجينا (*) , لانداو (*) الممر (*) ، أوفربيك (*) (نظرية DLFO)بين الجسيمات التي تحتوي على EDL، تعمل قوى التجاذب والتنافر. تنجم قوى التنافر عن ضغط الانفصال: عندما تقترب الجسيمات من بعضها البعض، تتداخل الأجزاء المنتشرة من EDL ويصبح تركيز الأضداد بين الجسيمات أعلى مما هو عليه داخل الطور. ينشأ تدفق من وسط التشتت في الفضاء بين الجزيئات، ويميل إلى فصلها. يخلق هذا التدفق ضغط الانفصال. وفقا لنظرية DLVO، يتم التعبير عن الطاقة التنافرية للجزيئات بالمعادلة:

تم تطوير النظرية الفيزيائية الحديثة للاستقرار من قبل العلماء الروس Deryagin و Landau (1937) وحصلت على اعتراف عالمي. وبعد ذلك بقليل (1941)، تم تنفيذ التطور النظري الذي أدى إلى نفس النتائج من قبل العلماء الهولنديين فيروي وأوفربيك. وفقا للرسائل الأولى للمؤلفين، تُعرف نظرية الثبات بالنظرية DLFO(دلفو).

إن التوتر السطحي السطحي لأنظمة التفريق ليس هو السبب الوحيد للاستقرار الكلي. عندما تقترب جزيئات المارينز المشحونة بشكل مماثل من بعضها البعض، تتداخل طبقاتها المنتشرة. يحدث هذا التفاعل في طبقة رقيقة من وسط التشتت الذي يفصل بين الجزيئات.

استقرار سوليس lyophobicتحددها الخصائص الخاصة لهذه الطبقات السائلة. وينتهي ترقق هذه الطبقة إما بتمزقها عند سمك صغير معين، أو بتحقيق سمك توازن معين لا يتناقص أكثر. في الحالة الأولى، تلتصق الجزيئات ببعضها البعض، في الحالة الثانية - لا.

يحدث ترقق الطبقة الرقيقة عن طريق تسرب السائل منها. عندما تصبح الطبقة السائلة رقيقة (100 – 200 نانومتر)، تبدأ خصائص السائل الموجود فيها تختلف بشكل كبير عن خصائص السائل الموجود في الكتلة. يظهر في الطبقة ضغط إضافي الذي دعا إليه Deryagin "ضغط الانفصال" π.

ضغط الانفصال هو الضغط الزائد الذي يجب تطبيقه على الأسطح التي تحصر طبقة رقيقة بحيث يظل سمكها ثابتًا أو يمكن تغييره بشكل عكسي في عملية التوازن الديناميكي الحراري.

إيجابييحدث ضغط الانفصال عندما:

"+" P في الطبقة 0. وهذا يمنع السائل من التدفق خارجها، أي. تقريب الجزيئات من بعضها البعض؛

"ضغط الانفصال" أي. ينتشر، أسافين:

ضغط الانفصال السلبي π

"-" عندما يزداد الضغط في الطبقة مما يساهم في تقارب الجزيئات

دعونا نفكر في حالات اقتراب جسيمات الطور المشتتة على مسافات مختلفة:

لا يوجد ضغط انفصال، h> 2δ

(سمك الطبقة المنتشرة)

ص ص ر س "+" - ر

في طبقة رقيقة،

"-" - سوف يتدفق السائل من الفجوة و

تقترب جزيئات P P من بعضها البعض

الشكل 6.1. تشكيل الضغط المفكك في طبقات رقيقة

قبل أن تتداخل الطبقات المنتشرة، كانت الطاقة E لأنظمة التشتت الحر دون تغيير، و P في الفجوة = P o (الضغط داخل السائل الحر).

وبعد التداخل تتغير الطاقة الحرة، وفي الطبقة السائلة يظهر R.D موجهاً نحو الأجسام المتلامسة.

يعد مفهوم الضغط المنفصل أحد المفاهيم الأساسية في الكيمياء الفيزيائية للأنظمة المشتتة. يحدث ضغط الانفصال دائمًا عندما تتشكل طبقة رقيقة من السائل بين جزيئات الطور المشتت (الصلبة أو السائلة أو الغازية). في طبقة من الماء سمكها 1 ميكرون، محصورة بين سطحين من الميكا، يبلغ ضغط الانفصال 430 Pa. مع سمك طبقة الماء 0.04 ميكرون، يكون ضغط الانفصال أعلى بكثير ويبلغ 1.8810 4 باسكال.

لدراسة بنية الفيلم وقياس سمكه، عادةً ما يتم استخدام الطرق البصرية، وقبل كل شيء، الطرق التداخلية.

تعتمد شدة الضوء المنعكس بسبب التداخل بطريقة معقدة على نسبة سماكة الفيلم إلى طول موجة الضوء الساقطة.

1/4 3/4 5/4 7/4 ح/د

أرز. 6.2. اعتماد I للضوء أحادي اللون المنعكس على سمك الفيلم النسبي.

للأفلام السميكة: h=(k+½)lect/2n.

ك - أمر التداخل

ن – معامل الانكسار.

في الضوء الأبيض، يتم تلوين الأغشية الرقيقة بألوان مختلفة. تظهر الأغشية الرقيقة التي تحتوي على h≥ 10/10 باللون الرمادي في الضوء المنعكس، بينما تظهر الأغشية الرقيقة باللون الأسود.

بالنسبة للأفلام الرمادية والسوداء، فإن قياس الكثافة I يسمح للمرء بتحديد h، ويحدد الاعتماد I=f(t) حركية التخفيف.

القوى الطاردة في الأغشية الرقيقة هي كهروستاتيكية بطبيعتها: نظام غرواني يتكون من الماء والبروتينات... يستخدم إنجازات العضوية وغير العضوية والتحليلية كيمياءوالعمليات والأجهزة الكيميائية و...