Seal on termodünaamilised ja kineetilised stabiilsustegurid,

TO termodünaamilised tegurid hõlmavad elektrostaatilisi, adsorptsiooni-solvatsiooni ja entroopia tegureid.

Elektrostaatiline tegur on tingitud hajutatud kahekordse elektrikihi olemasolust osakeste pinnal. Elektrostaatilise faktori põhikomponentideks on kõikide kolloidosakeste graanulite laeng, elektrokineetilise potentsiaali väärtus, samuti elektrolüütide adsorptsioonist tingitud liidese pindpinevuse vähenemine (eriti juhtudel, kui elektrolüüdid on ioonsed pindaktiivsed ained ).

Graanulite identne elektrilaeng põhjustab lähenevate kolloidosakeste vastastikust tõrjumist. Veelgi enam, mitsellide läbimõõtu ületavatel kaugustel põhjustab elektrostaatilist tõrjumist peamiselt difuusses kihis olevate vastasioonide laeng. Kui kiiresti liikuvad osakesed põrkuvad üksteisega kokku, siis võivad hajuskihi vastasioonid, olles osakestega suhteliselt nõrgalt seotud, liikuda ning selle tulemusena puutuvad graanulid kokku. Sel juhul mängib tõukejõududes peamist rolli elektrokineetiline potentsiaal. Nimelt, kui selle väärtus ületab 70–80 mV, siis Browni liikumise tulemusena omavahel kokku põrkuvad osakesed ei suuda ületada elektrostaatilist barjääri ning kokkupõrkes hajuvad ning agregatsiooni ei toimu. Pindpinevuse rolli termodünaamilise stabiilsustegurina käsitleti 1. peatükis.

Adsorptsiooni-solvatatsiooni tegur mis on seotud nii dispergeeritud faasiosakeste endi kui ka nende pinnale adsorbeerunud ioonide või laenguta pindaktiivsete ainete molekulide hüdratatsiooniga (solvateerumisega). Hüdratsioonikestad ja adsorptsioonikihid on adhesioonijõudude abil ühendatud osakeste pinnaga. Seetõttu peab täitematerjalide otseseks kokkupuuteks põrkuvatel osakestel olema energiat, mis on vajalik mitte ainult elektrostaatilise barjääri ületamiseks, vaid ka ületama nakkejõudu.

Entroopia tegur seisneb hajutatud faasi kalduvuses hajutada hajutatud faasi osakesed ühtlaselt kogu süsteemi mahus difusiooni tulemusena. See tegur avaldub peamiselt ultramikroheterogeensetes süsteemides, mille osakesed osalevad intensiivses Browni liikumises.

Kineetiliste tegurite suhtes stabiilsuse hulka kuuluvad struktuursed-mehaanilised ja hüdrodünaamilised tegurid.

Konstruktsiooni-mehaaniline tegur See on tingitud asjaolust, et osakeste pinnal olevad hüdratatsiooni- (solvaadid) kestad on viskoossuse ja elastsusega suurenenud. See tekitab osakeste põrkumisel täiendava tõukejõu – nn lahutav surve. Adsorptsioonikihtide endi elastsus aitab kaasa ka eraldusrõhule. Surve lahutamise doktriini töötas välja B. V. Deryagin (1935).

Hüdrodünaamiline tegur mis on seotud dispersioonikeskkonna viskoossusega. See vähendab süsteemi hävitamise kiirust, aeglustades osakeste liikumist kõrge viskoossusega keskkonnas. See tegur on kõige vähem väljendunud gaasilise keskkonnaga süsteemides ja selle suurimat avaldumist täheldatakse tahke keskkonnaga süsteemides, kus hajutatud faasi osakestel puudub üldiselt liikuvus.

Reaalsetes tingimustes tagavad hajutatud süsteemide stabiilsuse tavaliselt mitmed tegurid üheaegselt. Suurimat stabiilsust täheldatakse nii termodünaamiliste kui ka kineetiliste tegurite koosmõjul.

Igal takistusteguril on selle neutraliseerimiseks konkreetne meetod. Näiteks saab struktuur-mehaanilise teguri mõju eemaldada ainete abil, mis vedeldavad ja lahustavad osakeste pinnal elastseid struktuurseid kihte. Solvatatsiooni saab vähendada või täielikult kõrvaldada dispergeeritud faasi osakeste lüofobeerimisega vastavate ainete adsorptsiooni käigus. Elektrostaatilise teguri mõju väheneb oluliselt, kui süsteemi sisestatakse elektrolüüdid, mis suruvad kokku DES. See viimane juhtum on kõige olulisem nii hajutatud süsteemide stabiliseerimisel kui ka hävitamisel.

Koagulatsioon

Nagu eespool mainitud, põhineb koagulatsioon süsteemi agregatiivse stabiilsuse rikkumisel, mis põhjustab hajutatud faasi osakeste kokkupõrke ajal kokkukleepumist. Väliselt avaldub kolloidlahuste koagulatsioon hägususena, millega mõnikord kaasneb värvimuutus, millele järgneb sade.

Koagulatsiooni käigus tekkivates agregaatides on primaarsed osakesed omavahel ühendatud kas dispersioonikeskkonna kihi kaudu või otse. Olenevalt sellest võivad täitematerjalid olla kas lahtised, kergesti peptiseeruvad või üsna tugevad, sageli pöördumatud, mis peptiseeruvad vaevaliselt või üldse mitte. Vedela dispersioonikeskkonnaga süsteemides, eriti suure dispergeeritud faasi osakeste kontsentratsiooniga, kaasneb tekkivate agregaatide sadestumisega sageli struktuuri moodustumine - kogu süsteemi mahtu katva koagulatsiooni või geeli moodustumine.

Sooli koagulatsiooni esimene etapp, kui selle stabiilsus on rikutud, on varjatud koagulatsioon, mis koosneb vaid väikese arvu osakeste kombineerimisest. Varjatud koagulatsioon ei ole tavaliselt palja silmaga nähtav ja seda saab märkida ainult spetsiaalsel uuringul, näiteks ultramikroskoobi abil. Järgneb varjatud koagulatsioon selgesõnaline, kui nii suur hulk osakesi ühineb, et see toob kaasa selgelt nähtava värvimuutuse, sooli hägustumise ja lahtise sademe kadumise sellest ( koaguleerub). Koagulaadid, mis tekivad agregatiivse stabiilsuse kaotuse tagajärjel, on mitmesuguse struktuuriga settivad (või hõljuvad) moodustised - tihedad, kalgendatud, flokuleerivad, kiulised, kristallilaadsed. Koagulaatide struktuuri ja tugevuse määravad suuresti solvatatsiooni (hüdratatsiooni) aste ja erinevat laadi adsorbeerunud ainete, sealhulgas pindaktiivsete ainete olemasolu osakestel.

P. A. Rebinder uuris üksikasjalikult sooli käitumist koagulatsiooni ajal, kui kaitsefaktorid ei ole täielikult eemaldatud, ja näitas, et sellistel juhtudel täheldatakse hüübimisstruktuuri moodustumist, mis viib geelitaoliste süsteemide ilmnemiseni (mille struktuurist tuleb juttu peatükis 11). .

Koagulatsiooni pöördprotsessi nimetatakse peptiseerimiseks (vt lõik 4.2.3). Ultramikroheterogeensetes süsteemides, kus Browni liikumise energia on proportsionaalne osakeste sidumisenergiaga agregaatides (flokulites), saab koagulatsiooni ja peptiseerimise vahel luua dünaamilise tasakaalu. See peab vastama tingimusele

½ zE = kT ln( V s/ V kuni),

Kus z - osakese koordinatsiooniarv koagulaadi ruumistruktuuris (teisisõnu ühe osakese kontaktide arv tekkivas agregaadis teiste selles sisalduvate osakestega); E – siduda energiat kokkupuutuvate osakeste vahel, k - Boltzmanni konstant, T - absoluutne temperatuur, V h – ruumala osakese kohta kolloidlahuses pärast koagulaadi moodustumist (kui osakeste kontsentratsioon on võrdne n osakesed/m3, siis V z = 1/ n ,), V k on efektiivne ruumala osakese kohta koagulatsioonistruktuuri sees (või maht, milles see kõikub tasakaaluasendi suhtes).

Lüofoobsetes dispergeeritud süsteemides pärast koagulatsiooni on osakeste kontsentratsioon tasakaalutuhas nende kontsentratsiooniga võrreldes tavaliselt tühine. Seetõttu on koagulatsioon vastavalt ülaltoodud võrrandile reeglina pöördumatu. Lüofiilsetes süsteemides on osakeste vahelised sidumisenergiad väikesed ja seetõttu

½ zE < kT ln( V s/ V kuni),

see tähendab, et koagulatsioon on kas võimatu või väga pöörduv.

Koagulatsiooni põhjused võivad olla väga erinevad. Nende hulka kuuluvad mehaanilised mõjud (segamine, vibratsioon, raputamine), temperatuurimõjud (kuumutamine, keetmine, jahutamine, külmutamine) ja muud, sageli raskesti seletatavad ja ettearvamatud.

Kuid praktilises mõttes kõige olulisem ja samal ajal ka kõige paremini uuritud on koagulatsioon elektrolüütide mõjul ehk elektrolüütide koagulatsioon.

Nagu on märgitud §-s 106, on hajutatud süsteemide kvalitatiivne tunnus nende agregatiivne ebastabiilsus.

Primaarsete hajutatud osakeste agregatsiooni vältimine on võimalik hajutatud süsteemide stabiilsuse kolme teguri toimel: 1) kineetiline, 2) elektriline ja 3) struktuurne mehaaniline.

Dispergeeritud faasi kahe osakese adhesiooni vajalik tingimus on nende lähenemine, mis on piisav atraktiivsete jõudude avaldumiseks. Kui kolloidosakeste kokkupõrgete sagedus on väike, siis võib hajutatud süsteem olla stabiilne (kineetilise stabiilsuse tegur). See võib ilmneda väga väikese dispergeeritud osakeste kontsentratsiooni korral (näiteks mõnedes aerosoolides) või dispersioonikeskkonna väga kõrge viskoossusega (näiteks dispergeeritud süsteemides nagu ).

Riis. 102. Kahe kolloidosakese kattuvate ioonsete atmosfääride skeem.

Enamik stabiilseid dispergeeritud süsteeme sisaldavad lisaks dispergeeritud faasile ja dispersioonikeskkonnale ka komponenti, mis on dispersiooni stabilisaator. Stabilisaatoriks võivad olla nii ioonid kui ka molekulid ning seetõttu eristatakse hajutatud süsteemide stabiliseerimiseks kahte mehhanismi: elektriline ja molekulaarne adsorptsioon (lk 324),

Hajusüsteemide elektriline stabiliseerimine on seotud kahekordse elektrikihi ilmumisega faasiliidesele. Selline stabiliseerimine on esmatähtis stabiilsete lüosoolide ja suspensioonide saamiseks polaarsetes keskkondades, näiteks vees. Mis tahes hüdrolüüsi korral on kõigil kolloidosakestel sama laengumärk. Kuid kolloidne mitsell on elektrilise kaksikkihi moodustumise tulemusena üldiselt elektriliselt neutraalne. Seetõttu tekib elektrostaatiline tõrjumine kolloidosakeste vahel (elektriline stabiilsustegur) ainult siis, kui need on piisavalt lähedal, kui nende ioonsed atmosfäärid kattuvad (joonis 102). Mida suurem on kolloidosakeste elektrilise kaksikkihi difuussete osade kattumine, st mida väiksem on nendevaheline kaugus ja mida suurem on elektrilise kaksikkihi paksus, seda suurem on elektrostaatilise tõukejõu potentsiaalne energia.

Lisaks elektrostaatilisele tõukejõule eksisteerivad kolloidosakeste, aga ka mis tahes aine molekulide vahel molekulidevahelised tõmbejõud, mille hulgas on dispersioonijõududel suurim roll. Üksikute molekulide vahel mõjuvad dispersioonijõud vähenevad kiiresti nendevahelise kauguse suurenedes. Kuid kolloidosakeste koostoime tuleneb kõigi kolloidosakeste kontaktpinnal asuvate molekulide tõmbejõudude hajutamise jõudude liitmisest. Seetõttu vähenevad kolloidosakeste vahelised tõmbejõud aeglasemalt ja tekivad suuremate vahemaade tagant kui üksikute molekulide puhul.

Kolloidosakeste vahelise interaktsiooni potentsiaalne energia (U) on elektrostaatilise tõrjumise potentsiaalse energia ja nendevahelise dispersiooni tõmbeenergia potentsiaalse energia algebraline summa:

Kui (absoluutväärtuses), siis tõrjumine domineerib külgetõmbe üle ja hajutatud süsteem on stabiilne.

Riis. 103. Kahe võrdselt laetud osakese interaktsiooni potentsiaalne energia: 1 - elektriline tõukejõud 2 - dispersioonitõmme; 3 - tulenev interaktsioonienergia; 4 - sama, kuid kõvera järsema langusega; x on osakeste vaheline kaugus; - potentsiaalne barjäär hajutatud osakeste vastasmõjule.

Kui , siis Browni liikumise ajal kokku põrkuvad kolloidosakesed kleepuvad kokku suuremateks agregaatideks ja toimub viimaste settimine. Kolloidne lahus koaguleerub, see tähendab, et see jaguneb koagulaadiks (sadeseks) ja dispersioonikeskkonnaks.

See on hajutatud süsteemide elektrilise stabiliseerimise ja koagulatsiooni teooria olemus, mille töötasid esmalt välja B. V. Deryagin ning seejärel L. D. Landau ja Hollandi teadlased Verwey ja Overbeck (1948); Autorite perekonnanimede algustähtede põhjal nimetatakse seda DLFO teooriaks.

Joonisel fig. Joonisel 103 on kujutatud kolloidosakeste vahelise kauguse sõltuvusi ja sõltuvusi sellest. Sel juhul, nagu füüsikas tavaks, omistatakse potentsiaalsele külgetõmbeenergiale miinusmärk ja potentsiaalsele tõukeenergiale plussmärk. Nagu näha, põhjustab tekkiv interaktsioonienergia (kõver 3 joonisel 103) väga väikestel vahemaadel külgetõmbumiseni ja suurel kaugusel osakeste vahel tõukejõu. Hajutatud süsteemide stabiilsuse seisukohalt on määrava tähtsusega potentsiaalse tõukebarjääri väärtus, mis omakorda sõltub ja kõverate kulgemisest. Selle barjääri suurte väärtuste korral on kolloidsüsteem stabiilne. Kolloidosakeste adhesioon on võimalik ainult siis, kui need on piisavalt lähedal. See nõuab potentsiaalse tõrjumise barjääri ületamist. Mõne väikese positiivse väärtuse korral (kõver 3) suudavad seda ületada vaid vähesed piisava kineetilise energiaga kolloidosakesed. See vastab aeglase koagulatsiooni staadiumile, mil ainult väike osa kolloidosakeste kokkupõrkest viib nende kokkukleepumiseni. Aeglase hüübimise korral väheneb aja jooksul pisut kolloidosakeste koguarv, mis on tingitud primaarsetest osakestest agregaatide moodustumisest, kuid koagulum ei sadestu. Sellist koagulatsiooni, millega ei kaasne nähtavat muutust kolloidlahuses, nimetatakse varjatud koagulatsiooniks.

Potentsiaalse barjääri edasise vähenemisega suureneb hüübimiskiirus, mida iseloomustab osakeste arvu muutumine ajaühikus. Lõpuks, kui potentsiaalne barjäär liigub tõukepiirkonnast tõmbepiirkonda (kõver 4 joonisel 103), toimub kiire koagulatsioon, kui iga kolloidosakeste kokkupõrge viib nende kokkukleepumiseni; Kolloidlahuses moodustub sade - koagulum ja ilmneb ilmne koagulatsioon.

Potentsiaalne tõukebarjäär tekib kolloidosakeste vahel mõjuvate tõuke- ja külgetõmbejõudude liitmise tulemusena. Seetõttu toovad kõik kõverate 1 ja 2 kulgu mõjutavad tegurid (joonis 103) kaasa muutuse nii maksimumi väärtuses kui ka asukohas (s.o. kaugusele X vastav kaugus).

Märkimisväärne langus toimub elektrostaatilise tõukejõu potentsiaalse energia muutuse (st kõvera 1 kulgemise) tulemusena, mis on põhjustatud elektrolüütide lisamisest kolloidlahusele. Mis tahes elektrolüüdi kontsentratsiooni suurenemisega toimub kolloidosakesi ümbritseva kahekordse elektrikihi ümberstruktureerimine: üha suurem osa vastasioonidest surutakse kahekordse elektrikihi difuussest adsorptsiooniosast välja. Kahekordse elektrikihi (joon. 100 kiht 4) hajutatud osa paksus ja koos sellega kogu kahekordse elektrikihi (joon. 100 kiht 2) paksus väheneb. Seetõttu väheneb elektrostaatilise tõrjumise potentsiaalse energia kõver järsemalt kui joonisel fig. 103 kõver 1. Selle tulemusena potentsiaalne tõukebarjäär väheneb ja nihkub kolloidosakeste vahelise väiksema vahemaa suunas. Kui elektriline topeltkiht suruda kokku adsorptsioonikihi paksuseni (kiht 8 joonisel 100), ilmub kogu dispergeeritud osakeste interaktsioonikõver tõmbepiirkonda (kõver 4 joonisel 103) ja kiire toimub koagulatsioon. See muutus kolloidlahuse stabiilsuses toimub elektrolüüdi lisamisel.

Elektrolüütide koaguleerivat toimet iseloomustab koagulatsioonilävi, st madalaim koagulatsiooni põhjustav elektrolüüdi kontsentratsioon. Sõltuvalt elektrolüüdi ja kolloidlahuse olemusest varieerub hüübimislävi 0,1 mol-ni liitri sooli kohta. Kõige olulisemat mõju koagulatsioonilävele avaldab elektrolüüdi koaguleeriva iooni laeng, st ioon, mille laeng on kolloidosakese laengule vastupidine.

Elektrolüüdi mitmekordselt laetud vastasioonidel on suurem adsorptsioonivõime võrreldes üksiku laenguga vastasioonidega ja need tungivad suurtes kogustes elektrilise kaksikkihi adsorptsiooniossa. Sel juhul ei vähene hüübimislävi mitte võrdeliselt vastasiooni laenguga, vaid palju kiiremini.

DLFO teooria hiilgav kinnitus oli B. V. Deryagini ja L. D. Landau (1941) arvutamine erinevate laenguväärtustega ioone sisaldavate elektrolüütide poolt põhjustatud hüübimislävede väärtuste suhte kohta. Selgus, et koagulatsioonilävi on pöördvõrdeline koaguleeriva iooni laengu kuuenda astmega. Järelikult tuleks ühe-, kahe-, kolme- ja neljalaenguliste ioonide koagulatsiooniläve väärtused seostada järgmiselt.

mis on lähedane elektrolüütide kontsentratsioonide suhetele, mida täheldati erinevate hüdrosoolide koagulatsioonil. Seda illustreerivad tabelis olevad andmed. 22, mis näitab elektrolüütide ekvivalentseid kontsentratsioone, mis põhjustavad oksiidi hüdrosooli koagulatsiooni.

Tabel 22. Negatiivse laenguga sooli koagulatsiooni künnised elektrolüütidega

Dispersioonisüsteemide molekulaarsel adsorptsioonil stabiliseerimisel on oluline roll dispersioonide stabiilsuses nii vesi- kui ka mittevesikeskkonnas. Dispergeeritud süsteemid mittevesikeskkonnas on põhimõtteliselt vähem stabiilsed kui veekeskkonnas. Mittepolaarses ja veevabas dispersioonikeskkonnas puudub dispergeeritud faasi osakestel elektrilaeng. Elektrilist stabiliseerimistegurit pole. Dispergeeritud osakeste vahel toimivad ainult vastastikused tõmbejõud. Nende jõudude nõrgenemine, mis viib hajutatud süsteemide stabiliseerumiseni, võib toimuda dispersioonikeskkonna molekulidest ja selles lahustunud ainetest adsorptsioonikihtide kolloidsete osakeste ümber. Sellised kihid nõrgendavad hajutatud faasi osakeste vastastikust külgetõmmet ja loovad mehaanilise takistuse nende lähenemisele.

Dispergeeritud süsteemide stabiliseerumine dispergeeritud faasi solvateerumise tõttu dispersioonikeskkonna molekulidega on võimalik nii polaarses kui ka mittepolaarses keskkonnas. Seega on savi ja ränihappeosakeste hüdratatsioon savi ja ränihappesooli suspensioonide stabiilsuse tagamiseks vesikeskkonnas hädavajalik.

Dispergeeritud süsteemide stabiliseerimine on aga palju tõhusam, kui neile lisatakse faasiliidesel adsorbeeritud pindaktiivseid aineid ja kõrgmolekulaarseid ühendeid. Pindaktiivsete ainete ja kõrgmolekulaarsete ühendite adsorptsioonikihid, millel on elastsus ja mehaaniline tugevus, takistavad hajutatud osakeste kleepumist. P. A. Rebinder nimetas selliste molekulaarse adsorptsiooniga tahkete pinnakihtide teket struktuur-mehaaniliseks teguriks hajutatud süsteemide stabiliseerimisel. Sellel stabiliseerimismehhanismil on oluline roll äärmiselt stabiilsete väga kontsentreeritud vahtude, emulsioonide, kolloidsete lahuste ja suspensioonide saamisel mitte ainult mittevesikeskkonnas, vaid ka vesikeskkonnas. Dispersioonide struktuurseks ja mehaaniliseks stabiliseerimiseks vesikeskkonnas kasutatakse leelismetalli seepe, valke ja tärklist ning mittevesikeskkonnas leelismuldmetallide seepe, vaiku ja kummi. Selliseid aineid nimetatakse kaitsekolloidideks.

Seal on termodünaamilised ja kineetilised stabiilsustegurid,

TO termodünaamilised tegurid hõlmavad elektrostaatilisi, adsorptsiooni-solvatsiooni ja entroopia tegureid.

Elektrostaatiline tegur on tingitud hajutatud kahekordse elektrikihi olemasolust osakeste pinnal. Elektrostaatilise faktori põhikomponentideks on kõikide kolloidosakeste graanulite laeng, elektrokineetilise potentsiaali väärtus, samuti elektrolüütide adsorptsioonist tingitud liidese pindpinevuse vähenemine (eriti juhtudel, kui elektrolüüdid on ioonsed pindaktiivsed ained ).

Graanulite identne elektrilaeng põhjustab lähenevate kolloidosakeste vastastikust tõrjumist. Veelgi enam, mitsellide läbimõõtu ületavatel kaugustel põhjustab elektrostaatilist tõrjumist peamiselt difuusses kihis olevate vastasioonide laeng. Kui kiiresti liikuvad osakesed põrkuvad üksteisega kokku, siis võivad hajuskihi vastasioonid, olles osakestega suhteliselt nõrgalt seotud, liikuda ning selle tulemusena puutuvad graanulid kokku. Sel juhul mängib tõukejõududes peamist rolli elektrokineetiline potentsiaal. Nimelt, kui selle väärtus ületab 70–80 mV, siis Browni liikumise tulemusena omavahel kokku põrkuvad osakesed ei suuda ületada elektrostaatilist barjääri ning kokkupõrkes hajuvad ning agregatsiooni ei toimu. Pindpinevuse rolli termodünaamilise stabiilsustegurina käsitleti 1. peatükis.

Adsorptsiooni-solvatatsiooni tegur mis on seotud nii dispergeeritud faasiosakeste endi kui ka nende pinnale adsorbeerunud ioonide või laenguta pindaktiivsete ainete molekulide hüdratatsiooniga (solvateerumisega). Hüdratsioonikestad ja adsorptsioonikihid on adhesioonijõudude abil ühendatud osakeste pinnaga. Seetõttu peab täitematerjalide otseseks kokkupuuteks põrkuvatel osakestel olema energiat, mis on vajalik mitte ainult elektrostaatilise barjääri ületamiseks, vaid ka ületama nakkejõudu.

Entroopia tegur seisneb hajutatud faasi kalduvuses hajutada hajutatud faasi osakesed ühtlaselt kogu süsteemi mahus difusiooni tulemusena. See tegur avaldub peamiselt ultramikroheterogeensetes süsteemides, mille osakesed osalevad intensiivses Browni liikumises.

Kineetiliste tegurite suhtes stabiilsuse hulka kuuluvad struktuursed-mehaanilised ja hüdrodünaamilised tegurid.

Konstruktsiooni-mehaaniline tegur See on tingitud asjaolust, et osakeste pinnal olevad hüdratatsiooni- (solvaadid) kestad on viskoossuse ja elastsusega suurenenud. See tekitab osakeste põrkumisel täiendava tõukejõu – nn lahutav surve. Adsorptsioonikihtide endi elastsus aitab kaasa ka eraldusrõhule. Surve lahutamise doktriini töötas välja B. V. Deryagin (1935).

Hüdrodünaamiline tegur mis on seotud dispersioonikeskkonna viskoossusega. See vähendab süsteemi hävitamise kiirust, aeglustades osakeste liikumist kõrge viskoossusega keskkonnas. See tegur on kõige vähem väljendunud gaasilise keskkonnaga süsteemides ja selle suurimat avaldumist täheldatakse tahke keskkonnaga süsteemides, kus hajutatud faasi osakestel puudub üldiselt liikuvus.

Reaalsetes tingimustes tagavad hajutatud süsteemide stabiilsuse tavaliselt mitmed tegurid üheaegselt. Suurimat stabiilsust täheldatakse nii termodünaamiliste kui ka kineetiliste tegurite koosmõjul.

Igal takistusteguril on selle neutraliseerimiseks konkreetne meetod. Näiteks saab struktuur-mehaanilise teguri mõju eemaldada ainete abil, mis vedeldavad ja lahustavad osakeste pinnal elastseid struktuurseid kihte. Solvatatsiooni saab vähendada või täielikult kõrvaldada dispergeeritud faasi osakeste lüofobeerimisega vastavate ainete adsorptsiooni käigus. Elektrostaatilise teguri mõju väheneb oluliselt, kui süsteemi sisestatakse elektrolüüdid, mis suruvad kokku DES. See viimane juhtum on kõige olulisem nii hajutatud süsteemide stabiliseerimisel kui ka hävitamisel.

keemiateaduste kandidaat, dotsent

Teema 2. Hajusüsteemide omadused,

nende stabiilsus ja koagulatsioon

Õppetund 2. Hajusüsteemide stabiilsus

Loengud

Saratov – 2010

Kui AgCl sadet saadakse üle AgNO3, on kolloidsel mitsellil erinev struktuur. Potentsiaali määravad Ag+ ioonid adsorbeeritakse AgCl agregaadile ja NO3- ioonid on vastasioonid.

Vees lahustumatu baariumsulfaadi (saadud üle BaCl2) korral võib kolloidosakese struktuuri esitada järgmise valemiga:

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

Elektriväljas liigub positiivselt laetud graanul negatiivselt laetud katoodi poole.

2. STABIILSUSE JA KOAGULATSIOONI FÜÜSIKALINE TEOORIA

Kolloidne stabiilsus – dispergeeritud süsteemi võime säilitada muutumatuna oma koostis (hajunud faasi kontsentratsioon ja osakeste suurusjaotus), samuti välimus: värvus, läbipaistvus, “ühtlus”.

Tuleb märkida, et kahe kolloidiklassi stabiilsuses on järsk erinevus: lüofiilne Ja lüofoobne . Lüofiilsetel kolloididel on dispersioonikeskkonna suhtes kõrge afiinsus, nad hajuvad spontaanselt ja moodustavad termodünaamiliselt stabiilseid kolloidseid lahuseid. Lüofoobsetel kolloididel on palju väiksem afiinsus lahusti suhtes, nende dispersioonid on termodünaamiliselt ebastabiilsed ja neid iseloomustab liidese kõrge pindpinevus. Just lüofoobsete soolide stabiilsust ja koagulatsiooni uurime.

Kolloidne stabiilsus on tavapäraselt klassifitseeritud settimine (kineetiline) ja agregatiivne .

Sedimentatsiooni stabiilsus määrab süsteemi võime takistada osakeste settimist. Sedimentatsioon ehk osakeste settimine viib hajutatud süsteemi hävimiseni. Arvestatakse hajutatud süsteemi settekindel , kui selle hajutatud osakesed ei setti, ei eraldu süsteem faasideks, s.t on stabiilses difusiooni-settimise tasakaalus.

Sedimentatsiooni stabiilsus sõltub peamiselt dispergeeritud faasi osakeste suurusest. Kui nende suurus on alla 1000 nm, on süsteemil tavaliselt kõrge settimisstabiilsus. Suuremate osakeste puhul on süsteem ebastabiilne, st aja jooksul kihistub, hajutatud faasi osakesed kas hõljuvad üles või moodustavad sette.

Agregatiivne stabiilsus on määratud hajutatud süsteemi võimega seista vastu osakeste adhesioonile, st hoida hajutatud faasi osakeste suurust muutumatuna. Kuid süsteemide soovi tõttu vabast energiast (antud juhul pinnaenergiast) "vabaneda" kipuvad hajutatud faasi osakesed ühinedes või ümberkristallides muutuma suuremaks.

Under koagulatsioon mõista hajutatud süsteemi agregatiivse stabiilsuse kaotust, mis seisneb osakeste adhesioonis ja sulandumises.

Kui dispergeeritud faasi osakeste suurused on konstantsed ega muutu ajas, siis võivad kolloidsed hajutatud süsteemid settimise stabiilsust lõputult säilitada. Osakeste jämestumine hajutatud süsteemis (agregatsiooni stabiilsuse kaotus) põhjustab settimise stabiilsuse ja settimise rikkumist.

Stabiilsuse ja koagulatsiooni füüsikalise teooria alusel saadi kvantitatiivsed seosed, mis iseloomustavad lüofoobsete soolide stabiilsust eksperimendiga rahuldavas kooskõlas.

Stabiilsuse ja koagulatsiooni füüsikaline teooria (DPST)

Kõige üldisemal kujul töötasid selle teooria välja Nõukogude teadlased 2010. aastal ning mõnevõrra hiljem, neist sõltumatult, Hollandi teadlased Verwey ja Overbeck. Nende teadlaste nimede esitähtede põhjal nimetatakse teooriat DLFO teooriaks.

Kolloidsüsteemide stabiilsuse teooria peaks põhinema osakeste külgetõmbe- ja tõukejõudude vahelisel suhetel. DLVO teooria võtab arvesse osakeste vahelist elektrostaatilist tõrjumist ja molekulidevahelist külgetõmmet.

Elektrostaatiline tõrjumine sarnaselt laetud osakeste vahel tekib siis, kui nad jõuavad üksteisele piisavalt lähedale, nende elektrilised topeltkihid kattuvad ja tõrjuvad.

a) tõukejõud puudub b) osakesed tõrjuvad

(DES ei kattu) (DES kattumine)

Üsna keerukate arvutuste tulemusena (mille me välja jätame) saadakse osakeste elektrostaatilise tõrjumise energia avaldised. Selle avaldise kohaselt suureneb osakeste tõukeenergia vastavalt eksponentsiaalseadusele nendevahelise kauguse vähenemisega.

kus Ue on tõukeenergia;

c on potentsiaal osakese pinnal;

h – osakeste vaheline kaugus.

Teist tüüpi jõud, mis mõjutab sooli stabiilsust, on osakeste vaheline tõmbejõud. Need on oma olemuselt samasugused kui neutraalsete molekulide vahel mõjuvad jõud. Van der Waals selgitas tegelike gaaside ja vedelike omadusi nende jõudude olemasoluga. Molekulidevaheliste jõudude tekkimine on tingitud dipoolide vastasmõjust (Keesoni efekt), ühe molekuli polariseerumisest teise poolt (Debye efekt) ja Londoni dispersioonijõududest, mis on seotud hetkeliste dipoolide esinemisega neutraalsetes aatomites ja molekulides.

Molekulaarsete külgetõmbejõudude kõige universaalsem komponent on dispersioonikomponent. Hamakeri tehtud arvutused viisid molekulaarse külgetõmbeenergia avaldiseni (üksteisest väikesel kaugusel asuvate paralleelsete plaatide puhul).

Riis. 2. Potentsiaalikõverad

Osakeste kogu interaktsioonienergia kõverate kuju sõltub nende pinnal olevast potentsiaalist, Hamakeri konstandi väärtusest, osakeste suurusest ja kujust. Seetõttu eristatakse kõigist neist teguritest sõltuvalt kolme kõige iseloomulikumat potentsiaalikõvera tüüpi, mis vastavad teatud agregatiivse stabiilsuse seisunditele (joonis 3).

Riis. 3. Hajusüsteemide potentsiaalikõverad

erineva agregatiivse stabiilsusega

Kõver 1 vastab süsteemi olekule, kus igal osakeste vahelisel kaugusel on atraktiivne energia ülekaalus.

tõukeenergia. Süsteem on ebastabiilne ja koaguleerub kiiresti.

Kõver 2 näitab üsna kõrge potentsiaaliga barjääri ja teisese miinimumi olemasolu. Sel juhul moodustuvad kergesti helbed, milles osakesed eraldatakse söötme kihtidega. See toimub sekundaarsel miinimumil. See seisund vastab koagulatsiooni pöörduvusele. Teatud tingimustel saab potentsiaalse barjääri ületada ja esmase miinimumi juures tekib pöördumatu koagulatsioon.

Kõver 3 vastab kõrge potentsiaaliga barjääriga süsteemi olekule teise miinimumi puudumisel. Sellistel süsteemidel on suur agregaadi stabiilsus.

3. KOAGULAATSIOONI PÕHIREEGLAARSUSED ALL

ELEKTROLÜÜDIDE TOIMING

Koagulatsiooni põhjuseks võib olla kuumuse ja külma mõju, elektromagnetväljad, kõva kiirgus, mehaanilised mõjud ja keemilised mõjurid.

Kõige tavalisem hüübimise põhjus on elektrolüüdi toime.

Elektrolüüdid muudavad EDL-i struktuuri, vähendades zeta potentsiaali (kas elektrolüütide ioonide adsorptsiooni tõttu osakestel või EDL-i difuusse osa kokkusurumise tõttu), mis viib osakeste vahelise elektrostaatilise tõukejõu vähenemiseni. DLVO teooria kohaselt võivad osakesed selle tulemusena üksteisele läheneda vahemaadel, kus domineerivad tõmbejõud, mis võib põhjustada nende kokkukleepumist ja hüübimist.

Koagulatsioonilävi (tähistatakse Ck, g) on ​​elektrolüüdi minimaalne kontsentratsioon, mis põhjustab teatud aja jooksul teatud nähtava koagulatsiooniefekti (värvimuutus, hägusus, setete ilmumine). Koagulatsioonilävi määratakse kas visuaalselt, jälgides muutusi hajutatud süsteemis, kui sellesse sisestatakse erineva kontsentratsiooniga elektrolüütide lahuseid, või registreeritakse muutused vastavate instrumentidega, kõige sagedamini süsteemi optilise tiheduse või hägususe mõõtmise teel.

Koagulatsioon järgib teatud reegleid. Vaatame neid.

Koagulatsiooni reeglid

– Koagulatsiooni põhjustavad mis tahes elektrolüüdid, kui nende kontsentratsioon

ületab teatud miinimumi, mida nimetatakse hüübimisläveks. Põhjuseks on diiselmootori kokkusurumine. Koagulatsioonilävi on erinevate elektrolüütide ja erinevate dispergeeritud süsteemide puhul erinev.

– Koaguleeriva toimega on ainult elektrolüüdi ioon, mille laeng on vastupidine kolloidosakese laengule ja mille koagulatsioonivõime väljendub seda tugevamalt, mida suurem on vastasiooni valents. Seda mustrit nimetatakse Schulze-Hardy reegliks. Selle reegli kohaselt on hüübimislävede suhe üks-; bi- ja kolmevalentsed vastasioonid näevad välja selline:

Näiteks arseensulfiidsoolil As2S3, mille osakesed on negatiivse laenguga, on erinevate elektrolüütide koagulatsiooniläved järgmised: LiCl – 58 mmol/l; MgCl2 – 0,71 mmol/l, AlCl3 – 0,043 mmol/l.

Orgaaniliste ioonide seerias suureneb koaguleeriv toime adsorptsioonivõime suurenemisega ja seega ka laengu neutraliseerimisega.

– Sama laenguga anorgaaniliste ioonide seerias suureneb nende koaguleeriv aktiivsus koos hüdratatsiooni vähenemisega (või raadiuse suurenemisega). Näiteks monovalentsete katioonide ja anioonide seerias muutuvad hüübimisaktiivsus ja hüdratatsioon järgmiselt:

Alumiinium" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">alumiinium, räni, raud).

3. Entroopia tegur , nagu kaks esimest, on need termodünaamilised. See töötab süsteemides, milles osakesed või nende pinnajõud osalevad soojusliikumises. Selle olemus seisneb hajutatud faasi kalduvuses jaotada ühtlaselt kogu süsteemi mahus ning see vähendab osakeste kokkupõrke ja kokkukleepumise tõenäosust.

Entroopilist tõrjumist saab seletada osakeste otsese interaktsiooni alusel pinnakihtidega, milles on liikuvad vastasioonid või pindaktiivsete ainete (pindaktiivsete ainete) ja suure molekulmassiga ühendite (HMW) pikad ja painduvad radikaalid. Sellistel radikaalidel on palju konformatsioone. Osakeste lähenemine toob kaasa vabadusastmete või konformatsioonide vähenemise ja see toob kaasa entroopia vähenemise ja sellest tulenevalt vaba pinnaenergia suurenemise, mis on termodünaamiliselt ebasoodne protsess. Seega aitab see tegur kaasa osakeste tõrjumisele.

4. Konstruktsiooni-mehaaniline tegur on kineetiline. Selle toime tuleneb asjaolust, et osakeste pinnal on elastsusega kiled, mille hävitamine nõuab energiat ja aega. Tavaliselt saadakse selline kile, lisades süsteemi stabilisaatorid - pindaktiivsed ained ja IUD-d (kolloidne kaitse). Pinnakihid omandavad kõrge tugevusomadused mereväe kettide ja pikaahelaliste pindaktiivsete ainete põimumise tõttu ning mõnikord ka polümerisatsiooni tulemusena.

Struktuur-mehaaniliste ja muude tegurite toime avaldub sellises nähtuses nagu kolloidne kaitse

Kolloidne kaitse nimetatakse kolloidsüsteemide stabiilsuse suurenemiseks, mis on tingitud adsorptsioonikihi moodustumisest osakeste pinnale teatud kõrgmolekulaarsete ainete sisestamisel sooli. .

Ained, mis on võimelised andma kolloidset kaitset, on valgud, süsivesikud, pektiinid ja mittevesipõhise dispersioonikeskkonnaga süsteemide jaoks - kumm. Dispergeeritud osakeste pinnale adsorbeeritakse kaitseained, mis aitab vähendada süsteemi pinnaenergiat. See suurendab selle termodünaamilist stabiilsust ja tagab kolloidse stabiilsuse. Sellised süsteemid on nii stabiilsed, et omandavad spontaanse moodustumise võime. Näiteks lahustuv kohv on peeneks jahvatatud kohvipulber, mida on töödeldud toidukvaliteediga pindaktiivsete ainetega.

Erinevate ainete stabiliseeriva toime hindamiseks on kasutusele võetud tinglikud tunnused: “kuldne number”, “rubiiniarv” jne.

Kuldne number - see on stabiliseeriva aine minimaalne mass (mg), mis suudab kaitsta 10 ml punase kulla hüdrosooli (vältida värvimuutust) 1 cm3 10% naatriumkloriidi lahuse koaguleeriva toime eest.

Rubiini number - see on stabiliseeriva aine minimaalne mass (mg), mis on võimeline kaitsma 10 cm3 Kongo punase värvaine (Kongo rubiin) lahust massikontsentratsiooniga 0,1 kg/m3 1 cm3 koaguleeriva toime eest. 10% naatriumkloriidi lahus.

Näiteks kartulitärklise kuldarv on 20. See tähendab, et 20 mg tärklist kuldsooli sisseviimisel takistab sooli hüübimist, kui soolile lisatakse koaguleeriv elektrolüüt - 1 cm3 10% naatriumi. kloriidi lahus. Ilma stabiliseeriva aine – tärklise – lisamiseta kullasool sellistes tingimustes koaguleerub (hävineb) koheselt.

Tabelis 1 on toodud mõnede kaitseainete levinumad numbrid.

Kaitsev toime on suure tööstusliku tähtsusega. Seda võetakse arvesse ravimite, toiduainete, tehniliste emulsioonide, katalüsaatorite jms valmistamisel.

Tabel 1. Mõnede kaitseainete levinumate numbrite väärtused

KOKKUVÕTE

Tänasel loengul uurisime hajutatud faasi osakeste ehitust ning peamisi hajutatud süsteemide stabiilsust ja hävinemist mõjutavaid tegureid. Neid tegureid tuleb arvestada stabiilsete kolloidsüsteemide, nagu emulsioonid, aerosoolid, suspensioonid, saamisel, samuti tööstusliku tootmise käigus tekkinud “kahjulike” dispergeeritud süsteemide hävitamisel.

Kehalise kasvatuse osakonna dotsent

termodünaamiline kineetika

(↓).(↓ hüübimiskiirused söötme hüdrodünaamiliste omaduste tõttu)

a) elektrostaatiline tegur – ↓ a) hüdrodünaamilise teguri tõttu

haridus DES

b) adsorptsiooni-solvatatsiooni tegur - ↓ b) struktuur-mehaaniline

adsorptsiooni ja pinna solvatatsiooniteguri tõttu

c) entroopia tegur

Termodünaamilised tegurid:

Elektrostaatiline faktor aitab kaasa elektrostaatiliste tõukejõudude tekkele, mis suurenevad koos osakeste pinnapotentsiaali ja eriti ζ-potentsiaali suurenemisega.

Adsorptsiooni-solvatatsiooni tegur osakeste pinna vähenemise tõttu solvatatsiooni tagajärjel. Osakeste pind on vedeldunud oma olemuselt või mitte-elektrolüütide stabilisaatorite adsorptsiooni tõttu. Sellised süsteemid võivad olla agregatiivselt stabiilsed isegi siis, kui osakeste pinnal puudub potentsiaal.

Lüofoobseid süsteeme saab lüofiliseerida, adsorbeerides nende pinnal olevaid molekule, millega nende sööde interakteerub. Need on pindaktiivsed ained, mereväe ained ja emulsioonide puhul keskkonnaga niisutatud peened pulbrid.

Selliste ainete adsorptsiooniga kaasneb molekulide solvatatsioon ja orienteerumine vastavalt kontaktfaaside polaarsusele (Rehbinderi reegel). Pindaktiivsete ainete adsorptsioon viib pinna Gibbsi energia vähenemiseni ja seeläbi süsteemi termodünaamilise stabiilsuse suurenemiseni

Entroopia tegur mängib erilist rolli väikeste osakestega süsteemides, kuna Browni liikumise tõttu jaotuvad hajutatud faasi osakesed kogu süsteemi mahus ühtlaselt. Selle tulemusena suureneb süsteemi juhuslikkus (selle kaos on väiksem, kui osakesed on setete kujul anuma põhjas), tänu sellele suureneb ka selle entroopia. See toob kaasa süsteemi termodünaamilise stabiilsuse suurenemise, mis saavutatakse Gibbsi koguenergia vähendamisega. Tõepoolest, kui mõne protsessi käigus S > 0, siis võrrandi järgi

G = H - TS,

selline protsess toimub Gibbsi energia G vähenemisega

Kineetilised tegurid:

Konstruktsiooni-mehaaniline stabiilsustegur tekib pindaktiivsete ainete ja süsivesinike adsorptsioonil osakeste pinnal, mis viib suurenenud struktuursete ja mehaaniliste omadustega adsorptsioonikihtide moodustumiseni. Nende ainete hulka kuuluvad: pika ahelaga pindaktiivsed ained, enamik IUD-sid, näiteks želatiin, kaseiin, valgud, seebid, vaigud. Osakeste pinnale keskendudes võivad need moodustada geelitaolise kile. Need adsorptsioonikihid takistavad osakeste lähenemist ja nende agregatsiooni.

Pindpinevuse samaaegne vähenemine toob sel juhul kaasa asjaolu, et see tegur muutub universaalseks kõigi hajutatud süsteemide stabiliseerimiseks.

Hüdrodünaamiline stabiilsustegur avaldub selles väga viskoosne ja tihe dispersioonkeskkond, milles hajutatud faasi osakeste liikumiskiirus on väike ja nende kineetiline energia ei ole piisav isegi väikese potentsiaalse tõukebarjääri ületamiseks.

Reaalsetes kolloidsüsteemides toimivad tavaliselt samaaegselt mitmed termodünaamilised ja kineetilised stabiilsustegurid. Näiteks polüstüreenlateksmitsellide (vt ptk 5) stabiilsuse tagavad ioonsed, struktuur-mehaanilised ja adsorptsiooni-solvaat stabiilsustegurid.

Tuleb märkida, et igal stabiilsusteguril on oma spetsiifiline meetod selle neutraliseerimiseks. Näiteks elektrolüütide sisseviimisel väheneb ioonfaktori mõju oluliselt. Struktuur-mehaanilise teguri mõju saab ära hoida ainete abil - nn. demulgaatorid(need on tavaliselt lühikese ahelaga pindaktiivsed ained), mis vedeldavad elastseid struktuurseid kihte osakeste pinnal, samuti mehaaniliste, termiliste ja muude meetodite abil. Selle tulemusena kaob süsteemide agregatiivne stabiilsus ja koagulatsioon.

Stabilisaatorite toimemehhanismid

Stabilisaatorid loovad osakeste adhesiooni teele potentsiaalse ehk struktuur-mehaanilise barjääri ja kui see on piisavalt kõrge, võib termodünaamiliselt ebastabiilne süsteem puhtkineetilistel põhjustel eksisteerida üsna pikka aega, olles metastabiilses olekus.

Vaatleme üksikasjalikumalt hajutatud süsteemide stabiilsuse elektrostaatilist tegurit või ioontegurit.

6.3. Ioontegur hajutatud süsteemide stabiliseerimiseks

Lüofoobsete soolide DLPO stabiilsuse teooria

Adsorptsioon, elektrostaatiline ja mitmed teised stabiilsuse ja koagulatsiooni teooriad ei suutnud selgitada mitmeid hajutatud süsteemide puhul täheldatud fakte. Nende olulisemad sätted on saanud osaks tänapäevasest stabiilsusteooriast, mis on hästi kooskõlas tüüpiliselt lüofoobsete soolide käitumisega.

EDL-i moodustumine viib ühelt poolt liidese pinge vähenemiseni, mis suurendab süsteemide termodünaamilist stabiilsust, ja teisest küljest tekitab osakeste agregatsiooni teel elektrostaatilise tõrjumise potentsiaalse barjääri, põhjustades nii. helistas. ioonne (elektrostaatiline) stabiilsustegur.

Mõelgem selle barjääri olemusele. Vastavalt hüdrofoobsete kolloidide stabiilsuse teooriale Deryagina (*) , Landau (*) , Faarway (*) , Overbeck (*) (DLFO teooria) EDL-i omavate osakeste vahel toimivad külgetõmbe- ja tõukejõud. Tõukejõude põhjustab eralduv rõhk: kui osakesed lähenevad üksteisele, kattuvad EDL-i hajutatud osad ja osakeste vaheline vastasioonide kontsentratsioon muutub suuremaks kui faasi sees. Osakeste vahelisse ruumi tekib dispersioonikeskkonna vool, mis kipub neid eraldama. See voog loob lahutav surve. DLVO teooria kohaselt väljendatakse osakeste tõukeenergiat võrrandiga:

Kaasaegse füüsikalise stabiilsuse teooria töötasid välja Venemaa teadlased Deryagin ja Landau (1937) ning pälvisid üldise tunnustuse. Mõnevõrra hiljem (1941) viisid samade tulemusteni viinud teoreetilise arengu läbi Hollandi teadlased Verwey ja Overbeck. Vastavalt autorite esimestele kirjadele nimetatakse stabiilsusteooriat teooriaks DLFO(DLVO).

Hajussüsteemide liideste pindpinevus ei ole agregatiivse stabiilsuse ainus põhjus. Kui sarnaselt laetud sooli osakesed lähenevad üksteisele, kattuvad nende hajutatud kihid. See interaktsioon toimub õhukeses dispersioonikeskkonna kihis, mis eraldab osakesi.

Lüofoobsete soolide stabiilsus määratud nende vedelate kihtide eriomadustega. Selle kihi õhenemine lõppeb kas selle rebenemisega teatud väikese paksuse juures või teatud tasakaalupaksuse saavutamisega, mis edasi ei vähene. Esimesel juhul kleepuvad osakesed kokku, teisel - mitte.

Õhukese kihi hõrenemine toimub vedeliku lekkimisel sellest. Kui vedelikukiht muutub õhukeseks (100 – 200 nm), hakkavad selles oleva vedeliku omadused suuresti erinema põhimassis oleva vedeliku omadustest. Ilmub kihis lisarõhk , mida Deryagin kutsus "eraldusrõhk" π.

Lahutav rõhk on ülerõhk, mis tuleb rakendada õhukest kilet piiravatele pindadele nii, et selle paksus jääks konstantseks või et seda saaks termodünaamilises tasakaaluprotsessis pööratavalt muuta.

Positiivne eralduv rõhk tekib siis, kui:

“+” P kihis 0. See ei lase vedelikul sealt välja voolata, s.t. osakeste lähendamine;

“lahutav surve”, st. levib, kiilud:

Negatiivne eraldusrõhk π

"-", kui rõhk kihis suureneb, mis aitab kaasa osakeste lähenemisele

Vaatleme juhtumeid, kus hajutatud faasiosakesed lähenevad erinevatel kaugustel:

Eraldusrõhk puudub, h > 2δ

(hajutatud kihi paksus)

R o R o “+” – R

Õhukese kihina,

"-" - vedelik voolab pilust välja ja

P P osakesed liiguvad üksteisele lähemale

Joonis 6.1. Lahutatud rõhu teke õhukeste kihtidena

Enne difuussete kihtide kattumist oli vabade hajutatud süsteemide energia E muutumatu ja P vahes = P o (rõhk vaba vedeliku sees).

Pärast kattumist vaba energia muutub ja vedelasse kihti ilmub kontaktkehade poole suunatud R.D.

Rõhu eraldamise mõiste on hajutatud süsteemide füüsikalis-keemia üks põhimõisteid. Eralduv rõhk tekib alati siis, kui hajutatud faasi (tahke, vedel või gaasiline) osakeste vahele tekib õhuke vedelikukiht. Kahe vilgukivipinna vahele jäävas 1 mikroni paksuses veekihis on eraldusrõhk 430 Pa. Kui veekihi paksus on 0,04 mikronit, on eraldusrõhk oluliselt suurem ja ulatub 1,8810 4 Pa-ni.

Kile struktuuri uurimiseks ja paksuse mõõtmiseks kasutatakse tavaliselt optilisi ja eelkõige interoferomeetrilisi meetodeid.

Häiretest tingitud peegeldunud valguse intensiivsus I sõltub kompleksselt kile paksuse ja langeva valguslaine pikkuse suhtest.

1/4 3/4 5/4 7/4 h/λ

Riis. 6.2. Peegeldunud monokromaatilise valguse I sõltuvus suhtelisest kile paksusest.

Paksude kilede puhul: h=(k+½)λ/2n.

k – häirete järjekord

n – murdumisnäitaja.

Valges valguses värvitakse õhukesed kiled erinevat värvi. Õhukesed kiled, mille h≤ λ/10, on peegeldunud valguses hallid, õhemad kiled aga mustad.

Hallide ja mustade kilede puhul võimaldab intensiivsuse I mõõtmine määrata nende h ja sõltuvus I=f(t) määrab hõrenemise kineetika.

Õhukeste kilede tõukejõud on oma olemuselt elektrostaatilised: veest, valkudest... koosnev kolloidsüsteem kasutab ära orgaanilise, anorgaanilise ja analüütilise aine saavutusi. keemia, protsessid ja seadmed keemiliste ja...