Физическая теория - устойчивость
Cтраница 1
Физическая теория устойчивости по существу рассматривает бесконечно разбавленные ионостабилизированные дисперсные системы и поэтому учет влияния концентрации коллоидных растворов на их коагуляцию в принципе невозможен. В соответствии с изложенным принимается, что отношения, вытекающие из теории Дерягина, остаются неизменными для золей всех концентраций, а зависят от содержания дисперсной фазы лишь параметры соответствующих уравнений. Несмотря на то, что эти закономерности чрезвычайно многообразны и различаются при разном содержании дисперсной фазы не только в количественном, но и в качественном отношении [89], таким путем удается теоретически истолковать большую часть наблюдаемых на опыте кривых коагулирующего действия. [1]
Физическая теория устойчивости по существу рассматривает бесконечно разбавленные ионостабилизированные дисперсные системы и поэтому учет влияния концентрации коллоидных растворов на их коагуляцию в принципе невозможен. В соответствий с изложенным принимается, что отношения, вытекающие из теорий Дерягина, остаются неизменными Для золей всех концентраций, а зависят от содержания дисперсной фазы лишь параметры соответствующих уравнений. [2]
Физическая теория устойчивости лиофобных коллоидов ( теория ДЛФО) является в настоящее время фундаментом всех исследований в области устойчивости дисперсных систем. [3]
Согласно физической теории устойчивости коллоидных систем ДЛФО в области перекрывания диффузных слоев коллоидных частиц вследствие перераспределения противоионов между слоями и окружающим раствором возникают дополнительные неуравновешенные электростатические силы отталкивания. Этому способствует возникновение дополнительного расклинивающего давления в тонком слое жидкости. В зависимости от баланса сил притяжения и отталкивания расклинивающее давление может быть положительным, увеличивая действие сил отталкивания, или отрицательным, при котором наблюдается уменьшение слоя жидкости между частицами. Жидкость, находящаяся в тонком слое, разделяющем две твердые поверхности, обладает большей упругостью формы. Действие расклинивающего давления между частицами обусловлено наличием ионной атмосферы у коллоидной частицы. Чем больше размыт диффузный слой, тем сильнее проявляется действие расклинивающего давления, тем выше устойчивость коллоидного раствора. При введении электролита изменяется толщина диффузного слоя и пленки жидкости, разделяющей частицы. После достижения порога коагуляции величина потенциального барьера снижается настолько, что кинетическая энергия взаимодействующих частиц превышает его и частицы под действием межмолекулярных сил притяжения начинают сближаться, что означает начало процесса коагуляции. В начале процесса коагуляции размер образующихся агрегатов недостаточно велик и видимых изменений в коллоидном растворе не наблюдается. [4]
Новую физическую теорию устойчивости и коагуляции коллоидов разработал Дерягин совместно с Ландау. Сущность ее заключается в следующем. Две одноименно заряженные коллоидные частицы, сближаясь, испытывают одновременное действие двух противоположных сил: Молекулярных сил притяжения Q ( вандерваальсовых, лондоновских) и электростатических сил отталкивания Р, препятствующих слипанию частиц. Энергия межмолекулярного притяжения проявляется на расстоянии, соизмеримом с радиусом самих частиц. На больших расстояниях она меньше энергии броуновского движения и поэтому не имеет существенного значения. У сблизившихся частиц энергия межмолекулярного притяжения резко возрастает. [5]
Новую физическую теорию устойчивости и коагуляции коллоидов разработал Дерягин совместно с Ландау. Сущность ее заключается в следующем. Две одноименно заряженные коллоидные частицы, сближаясь, испытывают одновременное действие двух противоположных сил: молекулярных сил притяжения Q ( вандерваальсовых, лондоновских) и электростатических сил отталкивания Р, препятствующих слипанию частиц. Энергия межмолекулярного притяжения проявляется на расстоянии, соизмеримом с радиусом самих частиц. На больших расстояниях она меньше энергии броуновского движения и поэтому не имеет существенного значения. У сблизившихся частиц энергия межмолекулярного притяжения резко возрастает. [6]
Новую физическую теорию устойчивости и коагуляции коллоидов разработал Дерягин совместно с Ландау. Сущность ее заключается в следующем. Две одноименно заряженные коллоидные частицы, сближаясь, испытывают одновременное действие двух противоположных сил: молекулярных сил притяжения Q ( вандерваальсовых, лондоновских) и электростатических сил отталкивания Р, препятствующих слипанию частиц. Энергия меж молекулярного притяжения проявляется на расстоянии, со - измеримом с радиусом самих частиц. На больших расстояниях она меньше энергии броуновского движения и поэтому не имеет существенного значения. У сблизившихся частиц энергия межмолекулярного притяжения резко возрастает. [7]
В физической теории устойчивости сделан важный вывод о том, что с повышением дисперсности сферических частиц их стабилизация за счет электростатического фактора все более и более затрудняется и для достаточно высокой степени дисперсности делается невозможной. [8]
В физической теории устойчивости лиофобных коллоидов система взаимодействующих двойных слоев в первом приближении рассматривается как равновесная. При сближении одинаково заряженных частиц в растворе электролита происходит их отталкивание. Последнее не является кулоновским, так как заряд поверхности частиц полностью компенсирован зарядом противоионов. Силы отталкивания появляются при перекрытии диффузных ионных атмосфер ( периферической части ДЭС); при этом концентрация ионов в зоне перекрытия возрастает по сравнению с невзаимодействующими слоями. Расчет этой силы отталкивания на основе теории двойного слоя Гун - Чепмена и теории сильных электролитов Дебая - Хюк-келя был впервые выполнен Дерягиным [9], а затем другими исследователями. [9]
В свете физической теории устойчивости расклинивающее давление, действующее в зазоре между частицами, помимо электростатической составляющей, имеет молекулярную составляющую; в последнюю входит и сольватационный компонент, появление которого можно объяснить наличием на поверхности частиц граничных жидких полимйлекулярных слоев, обладающих механическими и термодинамическими свойствами, отличными от свойств жидкости в объеме. [10]
Вытекающая из физической теории устойчивости коллоидов возможность существования при определенных условиях двух минимумов на потенциальной кривой позволяет качественно объяснить наблюдаемую экспериментальную фиксацию достаточно крупных частиц одной и той же коллоидной дисперсии как на относительно далеких расстояниях друг от друга, где они сохраняют взаимную подвижность, так и с образованием непосредственного контакта. Концепция двух минимумов разной глубины позволяет также понять, почему разбавление многих типично гидрофобных золей в ранней стадии коагуляции вызывает их быструю пептизацию, а такое же разбавление на более поздней стадии уже не сопровождается пеп-тизацией. [11]
 |
Потенциальные кривые, характеризующие энергию взаимодействия ( U частиц в обычном ионостабилизированном золе в зависимости от расстояния ( Н между частицами. [12] |
Первые количественные расчеты по физической теории устойчивости лиофобных золей приведены Б. В. Дерягиным еще в 30 - х годах и завершены им совместно с Л. Д. Ландау в начале 40 - х годов. Для двух предельных случаев ( слабо и сильно заряженных золей) эта теория дает результаты, согласующиеся с эмпирическими закономерностями. [13]
Овербеком [17], была создана физическая теория устойчивости коллоидных систем. Исходя из учета ван-дер-ваальсовых сил притяжения частиц и электростатического отталкивания адсорбированных на них диффузных слоев ионов удалось получить количественные параметры устойчивости и потенциальные кривые энергии взаимодействия как функции расстояния между частицами. Эта теория нашла экспериментальное подтверждение и имеет основополагающее значение в современной коллоидной химии. [14]
Из полученных результатов следует, что физическая теория устойчивости я коагуляции лиофобных коллоидов, впервые разработанная Б. В. Деряганым [8, 9], мюжет быть распространена и а первую стадию коагуляции адсорбцион-яо ненасыщенных латексо. [15]
Страницы: 1 2 3