Termodinamik və kinetik sabitlik amilləri var,

TO termodinamik amillər elektrostatik, adsorbsiya-solvasiya və entropiya amilləri daxildir.

Elektrostatik amil hissəciklərin səthində dispers ikiqat elektrik təbəqəsinin olması ilə bağlıdır. Elektrostatik amilin əsas komponentləri bütün kolloid hissəciklərin qranullarının yükü, elektrokinetik potensialın dəyəri, həmçinin elektrolitlərin adsorbsiyası səbəbindən fazalararası səth gərginliyinin azalmasıdır (xüsusilə elektrolitlərin ion səthi aktiv maddələr olduğu hallarda). ).

Qranulların eyni elektrik yükü yaxınlaşan kolloid hissəciklərin qarşılıqlı itməsinə səbəb olur. Üstəlik, misellərin diametrini aşan məsafələrdə elektrostatik itələmə əsasən diffuz təbəqədə əks ionların yüklənməsi ilə baş verir. Sürətli hərəkət edən hissəciklər bir-biri ilə toqquşursa, onda diffuz təbəqənin əks ionları hissəciklərlə nisbətən zəif birləşərək hərəkət edə bilər və nəticədə qranullar təmasda olur. Bu zaman itələyici qüvvələrdə elektrokinetik potensial əsas rol oynayır. Məhz, onun dəyəri 70-80 mV-dən çox olarsa, Brownian hərəkəti nəticəsində bir-biri ilə toqquşan hissəciklər elektrostatik maneəni aşa bilməyəcək və toqquşaraq dağılacaq və birləşmə baş verməyəcəkdir. Səthi gərginliyin termodinamik sabitlik amili kimi rolu 1-ci fəsildə müzakirə edilmişdir.

Adsorbsiya-solvasiya faktoru həm dispers faza hissəciklərinin özlərinin, həm də onların səthində adsorbsiya edilmiş ionların və ya yüklənməmiş səthi aktiv maddə molekullarının hidratasiyası (solvasiyası) ilə bağlıdır. Nəmləndirici qabıqlar və adsorbsiya təbəqələri yapışma qüvvələri ilə hissəciklərin səthinə bağlanır. Buna görə də, aqreqatların birbaşa təması üçün toqquşan hissəciklər yalnız elektrostatik maneəni aşmaq üçün deyil, həm də yapışma işini aşmaq üçün lazım olan enerjiyə malik olmalıdırlar.

Entropiya amili diffuziya nəticəsində dispers fazanın dispers fazanın hissəciklərini sistemin bütün həcminə bərabər şəkildə yaymaq meylindən ibarətdir. Bu amil özünü əsasən ultramikroheterogen sistemlərdə göstərir ki, onların hissəcikləri intensiv Broun hərəkətində iştirak edir.

Kinetik amillərə sabitliyə struktur-mexaniki və hidrodinamik amillər daxildir.

Struktur-mexaniki amil Bu, hissəciklərin səthində mövcud olan nəmləndirici (solvat) qabıqların artan özlülük və elastikliyə malik olması ilə əlaqədardır. Bu, hissəciklər toqquşduqda əlavə itələyici qüvvə yaradır - sözdə ayrılan təzyiq. Adsorbsiya təbəqələrinin elastikliyi də ayrışma təzyiqinə kömək edir. Ayrılan təzyiq doktrinası B.V.Deryagin (1935) tərəfindən hazırlanmışdır.

Hidrodinamik amil dispersiya mühitinin özlülüyü ilə bağlıdır. Yüksək viskoziteli mühitdə hissəciklərin hərəkətini yavaşlatmaqla sistemin məhv olma sürətini azaldır. Bu amil qaz mühiti olan sistemlərdə ən az ifadə edilir və onun ən böyük təzahürü dispers fazanın hissəciklərinin ümumiyyətlə hərəkətlilikdən məhrum olduğu bərk mühitə malik sistemlərdə müşahidə olunur.

Real şəraitdə səpələnmiş sistemlərin sabitliyi adətən eyni vaxtda bir neçə faktorla təmin edilir. Ən yüksək sabitlik həm termodinamik, həm də kinetik amillərin birgə təsiri altında müşahidə olunur.

Hər bir sabitlik amilinin zərərsizləşdirilməsi üçün xüsusi bir üsul var. Məsələn, struktur-mexaniki amilin təsirini hissəciklərin səthində elastik strukturlu təbəqələri mayeləşdirən və həll edən maddələrdən istifadə etməklə aradan qaldırmaq olar. Müvafiq maddələrin adsorbsiyası zamanı dispers fazanın hissəciklərinin liofobizasiyası ilə həll azaldıla və ya tamamilə aradan qaldırıla bilər. Elektrolitlər sistemə daxil edildikdə, DES-i sıxaraq, elektrostatik amilin təsiri əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Bu sonuncu hal həm sabitləşmədə, həm də dağılmış sistemlərin məhv edilməsində ən vacibdir.

Koaqulyasiya

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, laxtalanma sistemin aqreqativ sabitliyinin pozulmasına əsaslanır və dağılmış fazanın hissəciklərinin toqquşması zamanı bir-birinə yapışmasına səbəb olur. Xarici olaraq, kolloid məhlulların laxtalanması bəzən rəng dəyişikliyi, sonra isə yağıntı ilə müşayiət olunan bulanıqlıq şəklində özünü göstərir.

Koaqulyasiya zamanı əmələ gələn aqreqatlarda ilkin hissəciklər bir-biri ilə ya dispersiya mühitinin təbəqəsi vasitəsilə, ya da birbaşa bağlanır. Bundan asılı olaraq, aqreqatlar ya boş, asanlıqla peptizasiya oluna bilər, ya da kifayət qədər güclü, çox vaxt geri dönməz ola bilər, onlar çətinliklə peptizasiya olunur və ya ümumiyyətlə peptizasiya olunmur. Maye dispersiya mühiti olan sistemlərdə, xüsusilə dispers fazanın hissəciklərinin yüksək konsentrasiyası olan sistemlərdə yaranan aqreqatların çökməsi tez-tez strukturun formalaşması ilə müşayiət olunur - sistemin bütün həcmini əhatə edən koagel və ya gel əmələ gəlməsi.

Solun sabitliyi pozulduqda laxtalanmanın birinci mərhələsidir gizli laxtalanma, yalnız az sayda hissəciklərin birləşməsindən ibarətdir. Gizli pıhtılaşma adətən çılpaq gözlə görünmür və yalnız xüsusi müayinə ilə, məsələn, ultramikroskopdan istifadə etməklə qeyd edilə bilər. Sonradan gizli laxtalanma gəlir açıq-aşkar, bu qədər əhəmiyyətli sayda hissəciklər birləşdikdə, bu, rəngin aydın görünən dəyişməsinə, solun buludlanmasına və ondan boş bir çöküntünün itirilməsinə səbəb olur ( laxtalanır). Aqreqativ sabitliyin itirilməsi nəticəsində yaranan laxtalanmalar müxtəlif strukturların çökmə (və ya üzən) birləşmələridir - sıx, qıvrılmış, flokulyant, lifli, kristal kimi. Pıhtılaşmaların quruluşu və gücü əsasən həll olunma (hidratasiya) dərəcəsi və hissəciklərdə müxtəlif təbiətli adsorbsiya edilmiş maddələrin, o cümlədən səthi aktiv maddələrin olması ilə müəyyən edilir.

P. A. Rebinder qoruyucu amillərlə tam aradan qaldırılmamış laxtalanma zamanı solların davranışını ətraflı öyrənmiş və göstərmişdir ki, belə hallarda geləbənzər sistemlərin yaranmasına səbəb olan laxtalanma strukturunun əmələ gəlməsi müşahidə olunur (onların strukturu 11-ci fəsildə müzakirə olunacaq). .

Pıhtılaşmanın əks prosesi peptizasiya adlanır (bax bölmə 4.2.3). Broun hərəkətinin enerjisinin aqreqatlardakı (flokkullar) hissəciklərin bağlanma enerjisi ilə mütənasib olduğu ultramikroheterogen sistemlərdə laxtalanma və peptizasiya arasında dinamik tarazlıq yarana bilər. Şərtlərə cavab verməlidir

½ zE = kT ln( V s/ V Kimə),

Harada z – koaqulyasiyanın məkan strukturunda bir hissəciyin koordinasiya nömrəsi (başqa sözlə, yaranan məcmuədə bir hissəciyin ona daxil olan digər hissəciklərlə təmaslarının sayı); E - təmasda olan hissəciklər arasında bağlanma enerjisi; k - Boltzman sabiti, T - mütləq temperatur, V h – laxtalanma əmələ gəldikdən sonra kolloid məhlulda hər bir hissəciyin həcmi (hissəciklərin konsentrasiyası bərabər olduqda) n hissəciklər/m3, sonra V z = 1/ n ,), V k laxtalanma strukturunun daxilində bir hissəcik üçün effektiv həcmdir (və ya onun tarazlıq vəziyyətinə nisbətən dəyişdiyi həcm).

Koaqulyasiyadan sonra liofob dispers sistemlərdə tarazlıq külündəki hissəciklərin konsentrasiyası onların konsentrasiyası ilə müqayisədə adətən cüzi olur. Buna görə də, yuxarıdakı tənliyə uyğun olaraq, laxtalanma, bir qayda olaraq, geri dönməzdir. Liyofil sistemlərdə hissəciklər arasında bağlanma enerjiləri kiçikdir və buna görə də

½ zE < kT ln( V s/ V Kimə),

yəni laxtalanma ya qeyri-mümkündür, ya da yüksək dərəcədə geri dönəndir.

Pıhtılaşmaya səbəb olan səbəblər çox fərqli ola bilər. Bunlara mexaniki təsirlər (qarışdırmaq, vibrasiya, silkələmək), temperatur təsirləri (qızdırma, qaynama, soyutma, dondurma) və başqaları daxildir, çox vaxt izah etmək çətin və gözlənilməzdir.

Amma praktiki baxımdan ən vacib və eyni zamanda ən yaxşı öyrənilən elektrolitlərin və ya elektrolitlərin laxtalanmasının təsiri altında laxtalanmadır.

§ 106-da göstərildiyi kimi, dispers sistemlərin keyfiyyət xüsusiyyəti onların aqreqativ qeyri-sabitliyidir.

İlkin dispers hissəciklərin yığılmasının qarşısının alınması dispers sistemlərin sabitliyinin üç amilinin təsiri nəticəsində mümkündür: 1) kinetik, 2) elektrik və 3) struktur-mexaniki.

Dağılmış fazanın iki hissəciyinin yapışması üçün zəruri şərt onların cəlbedici qüvvələrin təzahürü üçün kifayət qədər yanaşmasıdır. Kolloid hissəciklərin toqquşma tezliyi kiçikdirsə, dispers sistem sabit ola bilər (kinetik sabitlik əmsalı). Bu, dispers hissəciklərin çox aşağı konsentrasiyasında (məsələn, bəzi aerozollarda) və ya dispersiya mühitinin çox yüksək özlülüyündə (məsələn, məsələn, dispers sistemlərdə) baş verə bilər.

düyü. 102. İki kolloid hissəciyin üst-üstə düşən ion atmosferinin sxemi.

Əksər sabit dispers sistemlər dispers faza və dispersiya mühitinə əlavə olaraq dispersiya stabilizatoru olan komponenti də ehtiva edir. Stabilizator həm ionlar, həm də molekullar ola bilər və buna görə də dispers sistemləri sabitləşdirmək üçün iki mexanizm fərqləndirilir: elektrik və molekulyar adsorbsiya (s. 324),

Dispers sistemlərin elektrik sabitləşməsi faza interfeysində ikiqat elektrik təbəqəsinin görünüşü ilə əlaqələndirilir. Belə stabilləşdirmə su kimi qütb mühitlərində stabil liozollar və süspansiyonlar əldə etmək üçün əsas əhəmiyyət kəsb edir. İstənilən hidrolizdə bütün kolloid hissəciklər eyni yük işarəsinə malikdir. Bununla belə, kolloid misel, ikiqat elektrik qatının əmələ gəlməsi nəticəsində ümumiyyətlə elektrik cəhətdən neytraldır. Buna görə də kolloid hissəciklər arasında elektrostatik itələmə (elektrik sabitlik əmsalı) yalnız onlar kifayət qədər yaxın olduqda, onların ion atmosferləri üst-üstə düşdükdə baş verir (şək. 102). Koloidal hissəciklərin elektrik ikiqat təbəqəsinin diffuz hissələrinin üst-üstə düşməsi nə qədər çox olarsa, yəni aralarındakı məsafə nə qədər kiçik olarsa və ikiqat elektrik qatının qalınlığı nə qədər çox olarsa, elektrostatik itələmənin potensial enerjisi bir o qədər çox olar.

Elektrostatik itələmə ilə yanaşı, kolloid hissəciklər arasında, eləcə də hər hansı bir maddənin molekulları arasında molekullararası cazibə qüvvələri var ki, bunların arasında dispersiya qüvvələri ən böyük rol oynayır. Ayrı-ayrı molekullar arasında hərəkət edən dispersiya qüvvələri aralarındakı məsafənin artması ilə sürətlə azalır. Lakin kolloid hissəciklərin qarşılıqlı təsiri kolloid hissəciklərin təmas səthində yerləşən bütün molekullar arasında dispersiya cazibə qüvvələrinin cəmlənməsi ilə bağlıdır. Buna görə də, kolloid hissəciklər arasındakı cazibə qüvvələri ayrı-ayrı molekullara nisbətən daha yavaş azalır və daha böyük məsafələrdə baş verir.

Koloidal hissəciklər arasında qarşılıqlı təsirin potensial enerjisi (U) elektrostatik itələmənin potensial enerjisi ilə onlar arasında dispersiya cazibəsinin potensial enerjisinin cəbri cəmidir:

Əgər (mütləq dəyərdə), onda itələmə cazibədən üstündür və dağılmış sistem sabitdir.

düyü. 103. İki bərabər yüklü hissəcik arasında qarşılıqlı təsirin potensial enerjisi: 1 - elektrik itələmə 2 - dispersiya cazibəsi; 3 - nəticədə qarşılıqlı təsir enerjisi; 4 - eyni, lakin döngədə daha dik bir düşmə ilə; x hissəciklər arasındakı məsafədir; - dispers hissəciklərin qarşılıqlı təsirinə potensial maneə.

Əgər olarsa, o zaman Broun hərəkəti zamanı toqquşan kolloid hissəciklər daha böyük aqreqatlara yapışır və sonuncunun çökməsi baş verir. Kolloid məhlul laxtalanır, yəni koaqulyasiya (çöküntü) və dispersiya mühitinə bölünür.

Əvvəlcə B.V.Deryagin, sonra isə L.D.Landau və holland alimləri Vervey və Overbek (1948) tərəfindən işlənmiş dispers sistemlərin elektrik sabitləşməsi və koaqulyasiyası nəzəriyyəsinin mahiyyəti budur; Müəlliflərin soyadlarının ilk hərflərinə əsaslanaraq DLFO nəzəriyyəsi adlanır.

Şəkildə. Şəkil 103-də kolloid hissəciklər arasındakı məsafədən və ondan asılılıqlar göstərilir. Bu halda, fizikada adət olduğu kimi, potensial cazibə enerjisinə mənfi işarə, itələmə potensial enerjisinə isə artı işarəsi verilir. Göründüyü kimi, yaranan qarşılıqlı təsir enerjisi (şəkil 103-də 3-cü əyri) hissəciklər arasında çox kiçik məsafələrdə cazibə və böyük məsafələrdə itələnməyə səbəb olur. Dispers sistemlərin sabitliyi üçün həlledici əhəmiyyət kəsb edən potensial itələyici maneənin dəyəridir ki, bu da öz növbəsində və əyrilərin gedişindən asılıdır. Bu maneənin böyük dəyərlərində kolloid sistem sabitdir. Koloidal hissəciklərin yapışması yalnız kifayət qədər yaxın olduqda mümkündür. Bunun üçün potensial itələmə maneəsini dəf etmək lazımdır. Bəzi kiçik müsbət dəyərlərdə (əyri 3), kifayət qədər kinetik enerjiyə malik olan yalnız bir neçə kolloid hissəcik onun öhdəsindən gələ bilər. Bu, kolloid hissəciklərin toqquşmasının yalnız kiçik bir hissəsi onların bir-birinə yapışmasına səbəb olan yavaş laxtalanma mərhələsinə uyğun gəlir. Yavaş laxtalanma ilə, zamanla ilkin hissəciklərdən aqreqatların əmələ gəlməsi nəticəsində kolloid hissəciklərin ümumi sayında bir qədər azalma olur, lakin laxtalanma çökmür. Kolloid məhlulda görünən dəyişikliklə müşayiət olunmayan belə laxtalanma gizli laxtalanma adlanır.

Potensial maneənin daha da azalması ilə vahid vaxtda hissəciklərin sayının dəyişməsi ilə xarakterizə olunan laxtalanma sürəti artır. Nəhayət, əgər potensial maneə itələmə bölgəsindən cazibə bölgəsinə keçirsə (şəkil 103-də əyri 4), kolloid hissəciklərin hər bir toqquşması onların bir-birinə yapışmasına səbəb olduqda sürətli laxtalanma baş verir; Koloidal məhlulda çöküntü əmələ gəlir - laxtalanma və aşkar laxtalanma baş verir.

Potensial itələyici maneə kolloid hissəciklər arasında hərəkət edən itələyici və cəlbedici qüvvələrin cəmi nəticəsində yaranır. Buna görə də, 1 və 2 əyrilərinin gedişatına təsir edən bütün amillər (şək. 103) maksimumun həm dəyərinin, həm də mövqeyinin dəyişməsinə səbəb olur (yəni, X-ə uyğun olan məsafə).

Əhəmiyyətli bir azalma, elektrolitlərin kolloid məhluluna əlavə edilməsi nəticəsində yaranan elektrostatik itələmənin potensial enerjisinin dəyişməsi (yəni əyri 1 kursu) nəticəsində baş verir. Hər hansı bir elektrolitin konsentrasiyasının artması ilə kolloid hissəcikləri əhatə edən ikiqat elektrik təbəqəsinin yenidən qurulması baş verir: əks-ionların artan bir hissəsi ikiqat elektrik təbəqəsinin diffuz hissəsindən adsorbsiya hissəsinə məcbur edilir. İkiqat elektrik təbəqəsinin diffuz hissəsinin qalınlığı (şəkil 100-də 4-cü təbəqə) və onunla birlikdə bütün ikiqat elektrik təbəqəsi (şəkil 100-də 2-ci təbəqə) azalır. Buna görə də, elektrostatik itələmənin potensial enerji əyrisi şəkildə göstəriləndən daha kəskin şəkildə azalır. 103 əyri 1. Bunun nəticəsində potensial itələyici maneə azalır və kolloid hissəciklər arasında daha kiçik məsafəyə doğru sürüşür. Elektrikli ikiqat təbəqə adsorbsiya qatının qalınlığına qədər sıxıldıqda (şəkil 100-də 8-ci təbəqə), sonra dispers hissəciklərin bütün qarşılıqlı təsir əyrisi cazibə sahəsində (şəkil 103-də 4 əyri) görünür və sürətli laxtalanma baş verir. Kolloid məhlulun sabitliyindəki bu dəyişiklik hər hansı bir elektrolit əlavə edildikdə baş verir.

Elektrolitlərin laxtalanma təsiri laxtalanma həddi, yəni laxtalanmaya səbəb olan elektrolitin ən aşağı konsentrasiyası ilə xarakterizə olunur. Elektrolit və kolloid məhlulun təbiətindən asılı olaraq, laxtalanma həddi hər litr sol üçün 0,1 mol arasında dəyişir. Pıhtılaşma həddinə ən əhəmiyyətli təsir elektrolitin laxtalanma ionunun yükü, yəni yükü kolloid hissəciyin yükünə əks olan ion tərəfindən həyata keçirilir.

Elektrolitin çox yüklü əks ionları tək yüklü olanlarla müqayisədə artan adsorbsiya qabiliyyətinə malikdir və ikiqat elektrik təbəqəsinin adsorbsiya hissəsinə böyük miqdarda nüfuz edir. Bu vəziyyətdə, laxtalanma həddi əks-ionun yükü ilə mütənasib olaraq deyil, daha sürətli azalır.

DLFO nəzəriyyəsinin parlaq təsdiqi B.V.Deryagin və L.D.Landau (1941) tərəfindən müxtəlif yük dəyərləri olan ionları ehtiva edən elektrolitlərin yaratdığı laxtalanma hədlərinin dəyərlərinin nisbətinin hesablanması idi. Məlum oldu ki, laxtalanma həddi laxtalanma ionunun yükünün altıncı gücünə tərs mütənasibdir. Beləliklə, tək, ikiqat, üç və dörd yüklü ionlar üçün laxtalanma hədlərinin dəyərləri aşağıdakı kimi əlaqələndirilməlidir.

müxtəlif hidrozolların laxtalanması zamanı müşahidə olunan elektrolit konsentrasiyalarının nisbətlərinə yaxındır. Bunu Cədvəldəki məlumatlar göstərir. 22, oksid hidrozolun laxtalanmasına səbəb olan elektrolitlərin ekvivalent konsentrasiyalarını göstərir.

Cədvəl 22. Mənfi yüklü solun elektrolitlərlə laxtalanmasının hədləri

Dispers sistemlərin molekulyar adsorbsiya sabitləşməsi həm sulu, həm də susuz mühitlərdə dispersiyaların sabitliyində mühüm rol oynayır. Susuz mühitlərdə dispers sistemlər, prinsipcə, su mühitinə nisbətən daha az dayanıqlıdır. Qütb olmayan və susuz dispersiya mühitində dispers fazanın hissəcikləri elektrik yükündən məhrumdur. Elektrik sabitləşdirmə faktoru yoxdur. Dağılmış hissəciklər arasında yalnız qarşılıqlı cazibə qüvvələri hərəkət edir. Dispers sistemlərin sabitləşməsinə səbəb olan bu qüvvələrin zəifləməsi dispersiya mühitinin molekullarından və orada həll olunan maddələrdən adsorbsiya təbəqələrinin kolloid hissəcikləri ətrafında əmələ gəlməsi nəticəsində baş verə bilər. Belə təbəqələr dispers fazanın hissəciklərinin qarşılıqlı cazibəsini zəiflədir və onların yaxınlaşmasına mexaniki maneə yaradır.

Dispers fazanın dispersiya mühitinin molekulları tərəfindən həll edilməsi hesabına dispers sistemlərin sabitləşməsi həm polar, həm də qeyri-qütb mühitində mümkündür. Beləliklə, gil və silisium turşusu hissəciklərinin nəmləndirilməsi sulu mühitdə gil və silisium turşusu həllinin suspenziyalarının sabitliyi üçün vacibdir.

Bununla belə, dispers sistemlərin sabitləşməsi onlara faza interfeysində adsorbsiya edilmiş səthi aktiv maddələr və yüksək molekulyar birləşmələr əlavə edildikdə daha effektiv olur. Elastikliyə və mexaniki qüvvəyə malik səthi aktiv maddələrin və yüksək molekullu birləşmələrin adsorbsiya təbəqələri dispers hissəciklərin yapışmasının qarşısını alır. P. A. Rebinder belə molekulyar adsorbsiyalı bərk səth qatlarının əmələ gəlməsini dispers sistemlərin sabitləşməsinin struktur-mexaniki amili adlandırmışdır. Bu stabilləşdirmə mexanizmi yalnız suda deyil, həm də sulu mühitlərdə son dərəcə stabil yüksək konsentrasiyalı köpüklərin, emulsiyaların, kolloid məhlulların və suspenziyaların alınmasında böyük rol oynayır. Sulu mühitdə dispersiyaların struktur və mexaniki sabitləşməsi üçün qələvi metal sabunları, zülallar və nişasta, susuz mühitlərdə isə qələvi torpaq metal sabunları, qatranlar və kauçuklar istifadə olunur. Belə maddələrə qoruyucu kolloidlər deyilir.

Termodinamik və kinetik sabitlik amilləri var,

TO termodinamik amillər elektrostatik, adsorbsiya-solvasiya və entropiya amilləri daxildir.

Elektrostatik amil hissəciklərin səthində dispers ikiqat elektrik təbəqəsinin olması ilə bağlıdır. Elektrostatik amilin əsas komponentləri bütün kolloid hissəciklərin qranullarının yükü, elektrokinetik potensialın dəyəri, həmçinin elektrolitlərin adsorbsiyası səbəbindən fazalararası səth gərginliyinin azalmasıdır (xüsusilə elektrolitlərin ion səthi aktiv maddələr olduğu hallarda). ).

Qranulların eyni elektrik yükü yaxınlaşan kolloid hissəciklərin qarşılıqlı itməsinə səbəb olur. Üstəlik, misellərin diametrini aşan məsafələrdə elektrostatik itələmə əsasən diffuz təbəqədə əks ionların yüklənməsi ilə baş verir. Sürətli hərəkət edən hissəciklər bir-biri ilə toqquşursa, onda diffuz təbəqənin əks ionları hissəciklərlə nisbətən zəif birləşərək hərəkət edə bilər və nəticədə qranullar təmasda olur. Bu zaman itələyici qüvvələrdə elektrokinetik potensial əsas rol oynayır. Məhz, onun dəyəri 70-80 mV-dən çox olarsa, Brownian hərəkəti nəticəsində bir-biri ilə toqquşan hissəciklər elektrostatik maneəni aşa bilməyəcək və toqquşaraq dağılacaq və birləşmə baş verməyəcəkdir. Səthi gərginliyin termodinamik sabitlik amili kimi rolu 1-ci fəsildə müzakirə edilmişdir.

Adsorbsiya-solvasiya faktoru həm dispers faza hissəciklərinin özlərinin, həm də onların səthində adsorbsiya edilmiş ionların və ya yüklənməmiş səthi aktiv maddə molekullarının hidratasiyası (solvasiyası) ilə bağlıdır. Nəmləndirici qabıqlar və adsorbsiya təbəqələri yapışma qüvvələri ilə hissəciklərin səthinə bağlanır. Buna görə də, aqreqatların birbaşa təması üçün toqquşan hissəciklər yalnız elektrostatik maneəni aşmaq üçün deyil, həm də yapışma işini aşmaq üçün lazım olan enerjiyə malik olmalıdırlar.

Entropiya amili diffuziya nəticəsində dispers fazanın dispers fazanın hissəciklərini sistemin bütün həcminə bərabər şəkildə yaymaq meylindən ibarətdir. Bu amil özünü əsasən ultramikroheterogen sistemlərdə göstərir ki, onların hissəcikləri intensiv Broun hərəkətində iştirak edir.

Kinetik amillərə sabitliyə struktur-mexaniki və hidrodinamik amillər daxildir.

Struktur-mexaniki amil Bu, hissəciklərin səthində mövcud olan nəmləndirici (solvat) qabıqların artan özlülük və elastikliyə malik olması ilə əlaqədardır. Bu, hissəciklər toqquşduqda əlavə itələyici qüvvə yaradır - sözdə ayrılan təzyiq. Adsorbsiya təbəqələrinin elastikliyi də ayrışma təzyiqinə kömək edir. Ayrılan təzyiq doktrinası B.V.Deryagin (1935) tərəfindən hazırlanmışdır.

Hidrodinamik amil dispersiya mühitinin özlülüyü ilə bağlıdır. Yüksək viskoziteli mühitdə hissəciklərin hərəkətini yavaşlatmaqla sistemin məhv olma sürətini azaldır. Bu amil qaz mühiti olan sistemlərdə ən az ifadə edilir və onun ən böyük təzahürü dispers fazanın hissəciklərinin ümumiyyətlə hərəkətlilikdən məhrum olduğu bərk mühitə malik sistemlərdə müşahidə olunur.

Real şəraitdə səpələnmiş sistemlərin sabitliyi adətən eyni vaxtda bir neçə faktorla təmin edilir. Ən yüksək sabitlik həm termodinamik, həm də kinetik amillərin birgə təsiri altında müşahidə olunur.

Hər bir sabitlik amilinin zərərsizləşdirilməsi üçün xüsusi bir üsul var. Məsələn, struktur-mexaniki amilin təsirini hissəciklərin səthində elastik strukturlu təbəqələri mayeləşdirən və həll edən maddələrdən istifadə etməklə aradan qaldırmaq olar. Müvafiq maddələrin adsorbsiyası zamanı dispers fazanın hissəciklərinin liofobizasiyası ilə həll azaldıla və ya tamamilə aradan qaldırıla bilər. Elektrolitlər sistemə daxil edildikdə, DES-i sıxaraq, elektrostatik amilin təsiri əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Bu sonuncu hal həm sabitləşmədə, həm də dağılmış sistemlərin məhv edilməsində ən vacibdir.

Kimya elmləri namizədi, dosent

Mövzu 2. Dispers sistemlərin xassələri,

onların sabitliyi və laxtalanması

Dərs 2. Dispers sistemlərin dayanıqlığı

Mühazirələr

Saratov - 2010

Əgər AgCl çöküntüsü AgNO3-dən artıq alınarsa, o zaman kolloid misel fərqli quruluşa malik olacaqdır. Potensial təyin edən Ag+ ionları AgCl aqreqatında adsorbsiya olunacaq, NO3- ionları isə əks ionlar olacaq.

Suda həll olunmayan barium sulfat üçün (BaCl2-dən artıq əldə edilir) kolloid hissəciyin quruluşu düsturla təmsil oluna bilər:

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

Elektrik sahəsində müsbət yüklü qranul mənfi yüklü katoda doğru hərəkət edəcəkdir.

2. SABİTLİK VƏ KOAQQulyasiyanın FİZİKİ NƏZƏRİYYƏSİ

Kolloid sabitlik – dispers sistemin öz tərkibini dəyişmədən saxlamaq qabiliyyəti (dispers fazanın konsentrasiyası və hissəcik ölçüsünün paylanması), eləcə də görünüşü: rəng, şəffaflıq, “vahidlik”.

Qeyd etmək lazımdır ki, kolloidlərin iki sinfi arasında sabitlik baxımından kəskin fərq var: liyofil Və liofobik . Liyofil kolloidlər dispersiya mühitinə yüksək yaxınlığa malikdirlər, onlar özbaşına dağılır və termodinamik cəhətdən sabit kolloid məhlullar əmələ gətirirlər. Liofob kolloidlər həllediciyə daha az yaxınlığa malikdirlər, onların dispersiyaları termodinamik cəhətdən qeyri-sabitdir və interfeysdə yüksək səth gərginliyi ilə xarakterizə olunur. Tədqiq edəcəyimiz liofob zolların sabitliyi və laxtalanmasıdır.

Kolloid sabitlik şərti olaraq təsnif edilir çökmə (kinetik) və aqreqativ .

Sedimentasiya sabitliyi sistemin hissəciklərin çökməsinə qarşı çıxmaq qabiliyyəti ilə müəyyən edilir. Çöküntü və ya hissəciklərin çökməsi dispers sistemin məhvinə gətirib çıxarır. Dispers sistem hesab olunur sedimentasiyaya davamlıdır , əgər onun dispers hissəcikləri çökmürsə, sistem fazalara ayrılmır, yəni sabit diffuziya-çökmə tarazlığındadır.

Çöküntünün sabitliyi ilk növbədə dispers fazanın hissəcik ölçüsündən asılıdır. Əgər onların ölçüsü 1000 nm-dən azdırsa, o zaman sistem adətən yüksək çökmə sabitliyinə malikdir. Daha böyük hissəciklər vəziyyətində sistem qeyri-sabitdir, yəni zaman keçdikcə təbəqələşir, dispers fazanın hissəcikləri ya yuxarı qalxır, ya da çöküntü əmələ gətirir.

Aqreqativ sabitlik dispers sistemin zərrəciklərin yapışmasına müqavimət göstərmək, yəni dispers fazanın hissəcik ölçülərini dəyişməz saxlamaq qabiliyyəti ilə müəyyən edilir. Lakin sistemlərin sərbəst enerjidən (bu halda səth enerjisindən) “qutulmaq” istəyi səbəbindən dispers fazanın hissəcikləri birləşərək və ya yenidən kristallaşaraq böyüyürlər.

Altında laxtalanma hissəciklərin yapışmasından və birləşməsindən ibarət olan dispers sistemin aqreqativ sabitliyinin itirilməsini başa düşmək.

Əgər dispers fazanın hissəcik ölçüləri sabitdirsə və zamanla dəyişmirsə, o zaman kolloid dispers sistemlər çöküntü sabitliyini qeyri-müəyyən müddətə saxlaya bilir. Dispers sistemdə hissəciklərin qabalaşması (aqreqasiya dayanıqlığının itirilməsi) sedimentasiya sabitliyinin və çökmənin pozulmasına gətirib çıxarır.

Sabitliyin və laxtalanmanın fiziki nəzəriyyəsi əsasında təcrübə ilə qənaətbəxş uyğunluqda liofob zolların dayanıqlığını xarakterizə edən kəmiyyət əlaqələri əldə edilmişdir.

Sabitlik və laxtalanmanın fiziki nəzəriyyəsi (DPST)

Ən ümumi formada bu nəzəriyyə 2010-cu ildə sovet alimləri, bir qədər sonra isə onlardan asılı olmayaraq holland alimləri Vervey və Overbek tərəfindən hazırlanmışdır. Bu alimlərin adlarının baş hərflərinə əsaslanaraq nəzəriyyə DLFO nəzəriyyəsi adlanır.

Kolloid sistemlərin sabitlik nəzəriyyəsi hissəciklərin cazibə və itələmə qüvvələri arasındakı əlaqəyə əsaslanmalıdır. DLVO nəzəriyyəsi hissəciklər arasında elektrostatik itələmə və molekullararası cazibəni nəzərə alır.

Bənzər yüklü hissəciklər arasında elektrostatik itələmə onlar bir-birinə kifayət qədər yaxınlaşdıqda baş verir, onların ikiqat elektrik təbəqələri üst-üstə düşür və itələyir.

a) itələmə yoxdur b) hissəciklər itələyir

(DES üst-üstə düşmür) (DES üst-üstə düşür)

Kifayət qədər mürəkkəb hesablamalar nəticəsində (bunları buraxırıq) hissəciklərin elektrostatik itələmə enerjisi üçün ifadələr alınır. Bu ifadəyə uyğun olaraq, eksponensial qanuna görə hissəciklərin itmə enerjisi aralarındakı məsafə azaldıqca artır.

burada Ue itələmə enerjisidir;

c - hissəcik səthindəki potensial;

h – hissəciklər arasındakı məsafə.

Solun sabitliyinə təsir edən ikinci növ qüvvə hissəciklər arasındakı cazibə qüvvəsidir. Neytral molekullar arasında hərəkət edən qüvvələrlə eyni təbiətə malikdirlər. Van der Vaals real qazların və mayelərin xassələrini bu qüvvələrin mövcudluğu ilə izah edirdi. Molekullararası qüvvələrin yaranması neytral atomlarda və molekullarda ani dipolların olması ilə əlaqəli olan dipolların qarşılıqlı təsiri (Keson effekti), bir molekulun digəri ilə qütbləşməsi (Debay effekti) və London dispersiya qüvvələri ilə bağlıdır.

Molekulyar cazibə qüvvələrinin ən universal komponenti dispersiya komponentidir. Hamaker tərəfindən aparılan hesablamalar molekulyar cazibə enerjisi üçün aşağıdakı ifadəyə gətirib çıxardı (bir-birindən kiçik məsafələrdə yerləşən paralel plitələr üçün).

düyü. 2. Potensial əyrilər

Hissəciklərin ümumi qarşılıqlı təsir enerjisinin əyrilərinin forması onların səthindəki potensialdan, Hamaker sabitinin qiymətindən, hissəciklərin ölçüsündən və formasından asılıdır. Buna görə də, bütün bu amillərdən asılı olaraq, aqreqativ sabitliyin müəyyən vəziyyətlərinə uyğun gələn üç ən xarakterik potensial əyri növü fərqləndirilir (şək. 3).

düyü. 3. Dispers sistemlər üçün potensial əyrilər

müxtəlif aqreqativ sabitliklə

Əyri 1, hissəciklər arasında istənilən məsafədə cəlbedici enerjinin üstünlük təşkil etdiyi sistemin vəziyyətinə uyğundur.

itələmə enerjisi. Sistem qeyri-sabitdir və tez laxtalanır.

Əyri 2 kifayət qədər yüksək potensial maneənin və ikinci dərəcəli minimumun mövcudluğunu göstərir. Bu vəziyyətdə, hissəciklərin mühitin təbəqələri ilə ayrıldığı floklar asanlıqla əmələ gəlir. Bu, ikinci dərəcəli minimumda baş verir. Bu vəziyyət laxtalanmanın reversibilliyinə uyğundur. Müəyyən şəraitdə potensial maneə aradan qaldırıla bilər və ilkin minimumda geri dönməz laxtalanma baş verir.

3-cü əyri, ikinci minimum olmadıqda yüksək potensial maneə ilə sistemin vəziyyətinə uyğundur. Belə sistemlər böyük ümumi sabitliyə malikdir.

3. LAZIMDA KOAQULASYONUN ƏSAS QAYNAMALARI

ELEKTROLİTLƏRİN HƏKİYYƏTİ

Pıhtılaşmanın səbəbi istilik və soyuqluq, elektromaqnit sahələri, sərt radiasiya, mexaniki təsirlər və kimyəvi maddələrin təsiri ola bilər.

Pıhtılaşmanın ən çox yayılmış səbəbi elektrolitin təsiridir.

Elektrolitlər EDL-nin strukturunu dəyişdirərək, zeta potensialını azaldır (yaxud hissəciklər üzərində elektrolit ionlarının adsorbsiyasına görə, ya da EDL-nin diffuz hissəsinin sıxılması hesabına), bu da hissəciklər arasında elektrostatik itələmənin azalmasına səbəb olur. DLVO nəzəriyyəsinə görə, nəticədə zərrəciklər cəlbedici qüvvələrin üstünlük təşkil etdiyi məsafələrdə bir-birinə yaxınlaşa bilər ki, bu da onların bir-birinə yapışmasına və laxtalanmasına səbəb ola bilər.

Koaqulyasiya həddi (Ck, g ilə işarələnir) müəyyən vaxt ərzində müəyyən görünən laxtalanma effektinə (rəng dəyişikliyi, bulanıqlıq, çöküntünün görünüşü) səbəb olan minimum elektrolit konsentrasiyasıdır. Pıhtılaşma həddi ya müxtəlif konsentrasiyalı elektrolit məhlulları daxil edilərkən dispers sistemdə dəyişiklikləri müşahidə etməklə vizual olaraq müəyyən edilir və ya dəyişikliklər müvafiq alətlərdən istifadə etməklə, əksər hallarda sistemin optik sıxlığını və ya bulanıqlığını ölçməklə qeyd olunur.

Pıhtılaşma müəyyən qaydalara əməl edir. Gəlin onlara baxaq.

Koaqulyasiya qaydaları

– Əgər onların konsentrasiyası varsa, hər hansı elektrolitlər laxtalanmaya səbəb olur

sistemdə laxtalanma həddi adlanan müəyyən minimumu keçəcək. Səbəb dizel mühərrikinin sıxılmasıdır. Müxtəlif elektrolitlər və müxtəlif dispers sistemlər üçün laxtalanma həddi fərqlidir.

– Yalnız yükü kolloid hissəciyin yükünə əks olan elektrolit ionu laxtalanma effektinə malikdir və onun laxtalanma qabiliyyəti daha güclü ifadə olunursa, əks-ionun valentliyi nə qədər yüksək olarsa. Bu model Schulze-Hardy qaydası adlanır. Bu qaydaya uyğun olaraq, laxtalanma hədlərinin nisbəti bir-dir; iki və üç valentli əks ionlar belə görünür:

Məsələn, hissəcikləri mənfi yüklü olan arsen sulfid sol As2S3 üçün müxtəlif elektrolitlərin laxtalanma hədləri aşağıdakı qiymətlərə malikdir: LiCl – 58 mmol/l; MgCl2 – 0,71 mmol/l, AlCl3 – 0,043 mmol/l.

Üzvi ionlar silsiləsində laxtalanma effekti adsorbsiya qabiliyyətinin artması və buna görə də yükün neytrallaşdırılması ilə artır.

– Eyni yüklü bir sıra qeyri-üzvi ionlarda onların laxtalanma aktivliyi nəmlənmənin azalması (və ya radiusun artması) ilə artır. Məsələn, monovalent kationlar və anionlar silsiləsində laxtalanma aktivliyi və nəmlənmə aşağıdakı kimi dəyişir:

Alüminium" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">alüminium, silisium, dəmir).

3. Entropiya amili , ilk ikisi kimi onlar da termodinamikdirlər. Hissəciklərin və ya onların səth qüvvələrinin istilik hərəkətində iştirak etdiyi sistemlərdə işləyir. Onun mahiyyəti dispers fazanın sistemin bütün həcminə bərabər paylanması meylindədir və bu, hissəciklərin toqquşması və bir-birinə yapışması ehtimalını azaldır.

Entropik itələmə, hissəciklərin mobil əks ionların və ya səthi aktiv maddələrin (səthi aktiv maddələrin) və yüksək molekulyar ağırlıqlı birləşmələrin (HMW) uzun və çevik radikallarının olduğu səth təbəqələri ilə birbaşa qarşılıqlı təsiri əsasında izah edilə bilər. Bu cür radikalların bir çox konformasiyası var. Hissəciklərin yaxınlaşması sərbəstlik dərəcələrinin və ya konformasiyaların azalmasına gətirib çıxarır və bu, entropiyanın azalmasına və nəticədə, termodinamik cəhətdən əlverişsiz proses olan sərbəst səth enerjisinin artmasına səbəb olur. Beləliklə, bu amil hissəciklərin itməsinə kömək edir.

4. Struktur-mexaniki amil kinetikdir. Onun hərəkəti, hissəciklərin səthində elastikliyə malik olan, məhv edilməsi enerji və vaxt tələb edən filmlərin olması ilə əlaqədardır. Tipik olaraq, belə bir film sistemə stabilizatorlar - səthi aktiv maddələr və RİA (koloidal qorunma) daxil etməklə əldə edilir. Səth təbəqələri dəniz zəncirlərinin və uzun zəncirli səthi aktiv maddələrin bir-birinə qarışması və bəzən polimerləşmə nəticəsində yüksək möhkəmlik xüsusiyyətləri əldə edir.

Struktur-mexaniki və digər amillərin təsiri belə bir fenomendə özünü göstərir. kolloid müdafiə

Kolloid müdafiə müəyyən yüksək molekullu maddələrin məhlula daxil olması zamanı zərrəciklərin səthində adsorbsiya qatının əmələ gəlməsi nəticəsində kolloid sistemlərin dayanıqlığının artması adlanır. .

Koloidal qoruma təmin edə bilən maddələr zülallar, karbohidratlar, pektinlər və sulu olmayan dispersiya mühiti olan sistemlər üçün - rezindir. Qoruyucu maddələr dispers hissəciklərin səthində adsorbsiya olunur ki, bu da sistemin səth enerjisini azaltmağa kömək edir. Bu, onun termodinamik dayanıqlığının artmasına gətirib çıxarır və kolloid sabitliyini təmin edir. Belə sistemlər o qədər sabitdir ki, özbaşına əmələ gəlmə qabiliyyətini qazanırlar. Məsələn, hazır qəhvə, qida dərəcəli səthi aktiv maddələrlə işlənmiş incə üyüdülmüş qəhvə tozudur.

Müxtəlif maddələrin stabilləşdirici təsirini qiymətləndirmək üçün şərti xüsusiyyətlər tətbiq edilmişdir: "qızıl nömrə", "yaqut nömrəsi" və s.

Qızıl nömrə - bu, 10 ml qırmızı qızıl hidrosolu (rəng dəyişikliyinin qarşısını almaq) 1 sm3 10% natrium xlorid məhlulunun laxtalanma təsirindən qoruya bilən stabilləşdirici maddənin minimum kütləsidir (mq ilə).

Ruby nömrəsi - bu, kütlə konsentrasiyası 0,1 kq/m3 olan Konqo qırmızı boyasının (Konqo yaqutu) 10 sm3 məhlulunun 1 sm3 laxtalanma təsirindən qoruya bilən stabilləşdirici maddənin minimum kütləsidir (mq ilə). 10% natrium xlorid məhlulu.

Məsələn, kartof nişastasının qızıl sayı 20-dir. Bu o deməkdir ki, 20 mq nişasta qızıl zoluna daxil edildikdə, məhləyə laxtalanma elektroliti - 1 sm3 10%-li natrium əlavə edildikdə solun laxtalanmasının qarşısını alır. xlorid məhlulu. Stabilləşdirici maddə - nişasta əlavə edilmədən qızıl zol belə şəraitdə dərhal laxtalanır (məhv olur).

Cədvəl 1 bəzi qoruyucu maddələr üçün ən ümumi nömrələri göstərir.

Qoruyucu təsir böyük sənaye əhəmiyyətinə malikdir. Dərmanların, qida məhsullarının, texniki emulsiyaların, katalizatorların və s. istehsalında nəzərə alınır.

Cədvəl 1. Bəzi qoruyucu maddələr üçün ən ümumi nömrələrin dəyərləri

NƏTİCƏ

Bugünkü mühazirəmizdə dispers fazanın hissəciklərinin quruluşunu və dispers sistemlərin dayanıqlığına və məhvinə təsir edən əsas amilləri araşdırdıq. Bu amillər emulsiyalar, aerozollar, süspansiyonlar kimi sabit kolloid sistemləri əldə edərkən, habelə sənaye istehsalı zamanı əmələ gələn "zərərli" dispers sistemləri məhv edərkən nəzərə alınmalıdır.

Bədən tərbiyəsi kafedrasının dosenti

termodinamik kinetik

(↓).(↓mühitin hidrodinamik xüsusiyyətlərinə görə laxtalanma dərəcələri)

a) elektrostatik əmsal – ↓ a) hidrodinamik faktora görə

təhsil DES

b) adsorbsiya-solvasiya əmsalı - ↓ b) struktur-mexaniki

adsorbsiya və səthi solvasiya faktoruna görə

c) entropiya amili

Termodinamik amillər:

Elektrostatik amil hissəciklərin səth potensialının və xüsusilə ζ-potensialının artması ilə artan elektrostatik itələyici qüvvələrin yaradılmasına kömək edir.

Adsorbsiya-solvasiya faktoru solvasiya nəticəsində hissəcik səthinin azalması ilə əlaqədardır. Hissəciklərin səthi təbiətcə və ya qeyri-elektrolit stabilizatorların adsorbsiyasına görə mayeləşir. Belə sistemlər hətta hissəcik səthində potensial olmadıqda da aqreqativ olaraq sabit ola bilər.

Liofob sistemlər, mühitlərinin qarşılıqlı əlaqədə olduğu səthində molekulları adsorbsiya etməklə liyofilləşə bilər. Bunlar səthi aktiv maddələr, dəniz agentləri və emulsiyalar vəziyyətində mühit tərəfindən isladılmış incə tozlardır.

Belə maddələrin adsorbsiyası təmas edən fazaların polaritesinə uyğun olaraq molekulların solvatasiyası və oriyentasiyası ilə müşayiət olunur (Rehbinder qaydası). Səthi aktiv maddələrin adsorbsiyası səthin Gibbs enerjisinin azalmasına və bununla da sistemin termodinamik dayanıqlığının artmasına səbəb olur.

Entropiya amili kiçik hissəcikləri olan sistemlərdə xüsusi rol oynayır, çünki Broun hərəkəti sayəsində dispers fazanın hissəcikləri sistemin bütün həcminə bərabər paylanır. Nəticədə sistemin xaosu artır (hissəciklər qabın dibində çöküntü şəklində olarsa, daha az xaotik olur), nəticədə onun entropiyası da artır. Bu, ümumi Gibbs enerjisini azaltmaqla əldə edilən sistemin termodinamik sabitliyinin artmasına səbəb olur. Həqiqətən də hər hansı proses zamanı S > 0 olarsa, onda tənliyə uyğun olaraq

G = H - TS,

belə proses Gibbs enerjisinin G azalması ilə baş verir

Kinetik amillər:

Struktur-mexaniki dayanıqlıq amili hissəciklərin səthində səthi aktiv maddələrin və karbohidrogenlərin adsorbsiyası zamanı baş verir ki, bu da artan struktur və mexaniki xassələrə malik adsorbsiya təbəqələrinin yaranmasına səbəb olur. Bu maddələrə daxildir: uzun zəncirli səthi aktiv maddələr, əksər RİA, məsələn, jelatin, kazein, zülallar, sabunlar, qatranlar. Hissəciklərin səthində cəmləşərək, gel kimi bir film meydana gətirə bilərlər. Bu adsorbsiya təbəqələri hissəciklərin yaxınlaşmasına və onların yığılmasına maneə rolunu oynayır.

Bu vəziyyətdə səthi gərginliyin eyni vaxtda azalması bu amilin bütün dağılmış sistemləri sabitləşdirmək üçün universal hala gəlməsinə səbəb olur.

Hidrodinamik sabitlik faktoru özünü göstərir dispers fazanın hissəciklərinin hərəkət sürətinin aşağı olduğu və onların kinetik enerjisinin hətta kiçik potensial itələyici maneəni dəf etmək üçün kifayət etmədiyi yüksək özlü və sıx dispersiya mühiti.

Həqiqi kolloid sistemlərdə adətən bir neçə termodinamik və kinetik sabitlik faktorları eyni vaxtda işləyir. Məsələn, polistirol lateks misellərinin sabitliyi (5-ci fəsilə bax) ion, struktur-mexaniki və adsorbsiya-solvat sabitlik amilləri ilə təmin edilir.

Qeyd etmək lazımdır ki, hər bir sabitlik faktoru onu zərərsizləşdirmək üçün özünəməxsus üsula malikdir. Məsələn, elektrolitlər daxil olduqda ion faktorunun təsiri əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Struktur-mexaniki faktorun təsirinin qarşısını maddələrin köməyi ilə almaq olar - sözdə. demulqatorlar hissəciklərin səthində elastik strukturlu təbəqələri mayeləşdirən (bunlar adətən qısa zəncirli səthi aktiv maddələrdir), həmçinin mexaniki, istilik və digər üsullar. Nəticədə sistemlərin aqreqativ sabitliyinin itməsi və laxtalanma.

Stabilizatorların təsir mexanizmləri

Stabilizatorlar hissəciklərin yapışması yolunda potensial və ya struktur-mexaniki maneə yaradır və kifayət qədər yüksək olarsa, termodinamik cəhətdən qeyri-sabit sistem metastabil vəziyyətdə olan sırf kinetik səbəblərdən kifayət qədər uzun müddət mövcud ola bilər.

Sabitliyin elektrostatik faktorunu və ya dispers sistemlərin sabitləşməsinin ion faktorunu daha ətraflı nəzərdən keçirək.

6.3. Dispers sistemləri sabitləşdirmək üçün ion faktoru

DLPO liofob zollarının sabitlik nəzəriyyəsi

Adsorbsiya, elektrostatik və bir sıra digər sabitlik və laxtalanma nəzəriyyələri dispers sistemlər üçün müşahidə edilən bir sıra faktları izah edə bilmədi. Onların ən mühüm müddəaları müasir sabitlik nəzəriyyəsinin bir hissəsinə çevrilmişdir ki, bu da adətən liofobik solların davranışı ilə yaxşı uyğunlaşır.

EDL-nin əmələ gəlməsi, bir tərəfdən, sistemlərin termodinamik dayanıqlığını artıran, fazalararası gərginliyin azalmasına gətirib çıxarır, digər tərəfdən isə hissəciklərin aqreqasiyası yolunda potensial elektrostatik itələmə maneəsi yaradır və beləliklə, çağırdı. ion (elektrostatik) sabitlik faktoru.

Bu maneənin təbiətini nəzərdən keçirək. Hidrofob kolloidlərin sabitlik nəzəriyyəsinə görə Deryagina (*) , Landau (*) , farway (*) , Overbeck (*) (DLFO nəzəriyyəsi), EDL olan hissəciklər arasında cəlbedici və itələyici qüvvələr hərəkət edir. İtirici qüvvələr ayrılan təzyiq nəticəsində yaranır: hissəciklər bir-birinə yaxınlaşdıqda, EDL-nin diffuz hissələri üst-üstə düşür və hissəciklər arasında əks ionların konsentrasiyası faza daxilində olduğundan daha yüksək olur. Dispersiya mühitinin axını hissəciklər arasındakı boşluğa daxil olur və onları ayırmağa çalışır. Bu axın yaradır ayrılan təzyiq. DLVO nəzəriyyəsinə görə, hissəciklərin itələmə enerjisi tənliklə ifadə edilir:

Müasir fiziki sabitlik nəzəriyyəsi rus alimləri Deryagin və Landau (1937) tərəfindən işlənib hazırlanmış və ümumdünya tanınması almışdır. Bir qədər sonra (1941) eyni nəticələrə səbəb olan nəzəri inkişaf holland alimləri Vervey və Overbek tərəfindən həyata keçirildi. Müəlliflərin ilk hərflərinə uyğun olaraq sabitlik nəzəriyyəsi nəzəriyyə kimi tanınır DLFO(DLVO).

Dispers sistemlərin səthlərarası səth gərginliyi aqreqativ sabitliyin yeganə səbəbi deyil. Solların oxşar yüklü hissəcikləri bir-birinə yaxınlaşdıqda, onların diffuz təbəqələri üst-üstə düşür. Bu qarşılıqlı təsir hissəcikləri ayıran dispersiya mühitinin nazik təbəqəsində baş verir.

Liofob zolların sabitliyi bu maye təbəqələrin xüsusi xassələri ilə müəyyən edilir. Bu təbəqənin incəlməsi ya onun müəyyən kiçik qalınlıqda qopması, ya da daha da azalmayan müəyyən tarazlıq qalınlığının əldə edilməsi ilə başa çatır. Birinci halda, hissəciklər bir-birinə yapışır, ikincidə - yox.

Nazik təbəqənin incəlməsi ondan mayenin sızması ilə baş verir. Maye təbəqəsi nazikləşdikdə (100 – 200 nm) içindəki mayenin xassələri kütlədəki mayenin xüsusiyyətlərindən xeyli fərqlənməyə başlayır. Qatda görünür əlavə təzyiq Deryagin adlandırdığı “ayrılan təzyiq” π.

Ayrılan təzyiq nazik təbəqəni əhatə edən səthlərə tətbiq edilməli olan artıq təzyiqdir ki, onun qalınlığı sabit qalsın və ya termodinamik tarazlıq prosesində tərsinə dəyişə bilsin.

Müsbət Ayrılma təzyiqi aşağıdakı hallarda baş verir:

0-cı qatda “+” P. Bu, ondan mayenin axmasının qarşısını alır, yəni. hissəciklərin bir-birinə yaxınlaşması;

“ayrılan təzyiq”, yəni. yaymalar, takozlar:

Mənfi ayrılma təzyiqi π

"-" qatdakı təzyiq artdıqda, bu da hissəciklərin yaxınlaşmasına kömək edir

Dispers faza hissəciklərinin müxtəlif məsafələrdə yaxınlaşması hallarını nəzərdən keçirək:

Ayrılma təzyiqi yoxdur, h > 2δ

(diffuz təbəqənin qalınlığı)

R o R o “+” - R

İncə bir təbəqədə,

"-" - maye boşluqdan axacaq və

P P hissəcikləri bir-birinə yaxınlaşır

Şəkil 6.1. İncə təbəqələrdə ayrılan təzyiqin formalaşması

Diffuz təbəqələr üst-üstə düşməzdən əvvəl sərbəst dispers sistemlərin enerjisi E dəyişməz idi və boşluqda P = P o (sərbəst mayenin daxilində təzyiq).

Üst-üstə düşəndən sonra sərbəst enerji dəyişir və maye təbəqədə təmasda olan cisimlərə doğru yönəlmiş bir R.D. görünür.

Ayrılan təzyiq anlayışı dispers sistemlərin fizikokimyasında əsas anlayışlardan biridir. Ayrılan təzyiq həmişə dispers fazanın hissəcikləri (bərk, maye və ya qaz) arasında nazik bir maye təbəqəsi meydana gəldikdə baş verir. İki slyuda səthi arasında yerləşən 1 mikron qalınlığında su qatında ayrılma təzyiqi 430 Pa-dır. Su qatının qalınlığı 0,04 mikron olduqda, ayrılma təzyiqi əhəmiyyətli dərəcədə yüksəkdir və 1,8810 4 Pa ​​təşkil edir.

Filmin strukturunu öyrənmək və qalınlığını ölçmək üçün adətən optik və hər şeydən əvvəl interoferometrik üsullardan istifadə olunur.

Müdaxilə nəticəsində əks olunan işığın I intensivliyi mürəkkəb şəkildə filmin qalınlığının düşən işıq dalğasının uzunluğuna nisbətindən asılıdır.

1/4 3/4 5/4 7/4 h/λ

düyü. 6.2. Yansıtılan monoxromatik işığın I-nin nisbi plyonka qalınlığından asılılığı.

Qalın filmlər üçün: h=(k+½)λ/2n.

k – müdaxilə qaydası

n – qırılma əmsalı.

Ağ işıqda nazik filmlər müxtəlif rənglərdə boyanır. H≤ λ/10 olan nazik təbəqələr əks olunan işıqda boz, daha nazik təbəqələr isə qara görünür.

Boz və qara filmlər üçün I intensivliyin ölçülməsi onların h-ni təyin etməyə imkan verir, I=f(t) asılılığı isə incəlmə kinetikasını müəyyən edir.

İncə təbəqələrdə itələyici qüvvələr elektrostatik xarakter daşıyır: sudan, zülallardan... ibarət kolloid sistem üzvi, qeyri-üzvi və analitik tədqiqatların nailiyyətlərindən istifadə edir. kimya, kimyəvi və... prosesləri və aparatları