Агрегативная устойчивость - коллоидная система
Cтраница 3
 |
Схема уменьшения удельной. [31] |
Под агрегативной устойчивостью понимают способность частиц дисперсной фазы оказывать сопротивление их слипанию и тем удерживать определенную степень дисперсности. Потеря агрегативной устойчивости приводит к взаимному слипанию коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов. Агрегативная устойчивость объясняется наличием у коллоидных частиц одноименных зарядов, которые мешают им соединяться в более крупные частицы, а также наличием вокруг ядра коллоидных мицелл сольватных оболочек, состоящих из прочно связанных молекул растворителя. В настоящее время установлена прямая зависимость между толщиной ( плотностью) сольватных ( гидратных) оболочек, величиной дзета-потенциала и агрегативной устойчивостью данной коллоидной системы. [32]
При добавлении к золю высокомолекулярного соединения, например желатина, агрегативная устойчивость его значительно повышается. Объясняется это тем, что макромолекулы длиной до 800 10 - 9 м, адсорбируясь на поверхности коллоидных частиц, покрывают их мономолекулярным слоем, из-за чего коллоидный раствор низкомолекулярного соединения превращается как бы в коллоидный раствор высокомолекулярного соединения с присущими ему свойствами. Если высокомолекулярного соединения будет добавлено недостаточно для мономолекулярного покрытия коллоидных частиц, то наблюдается не повышение, а понижение устойчивости золя. В этом случае одна длинная макромолекула, адсорбируясь своими отдельными звеньями одновременно на нескольких коллоидных частицах, как бы стягивает их в один общий агрегат, уменьшая тем самым агрегативную устойчивость коллоидной системы. Поскольку защищенный золь в противоположность незащищенному обладает высокой агрегативной устойчивостью, он может быть получен более концентрированным. Это имеет большое физиологическое и техническое значение. Например, находящиеся в крови человека в коллоидном состоянии малорастворимые карбонаты и фосфаты кальция не выпадают в осадок потому, что защищены высокомолекулярными белковыми веществами. Когда при заболевании содержание защитных белковых веществ в крови становится недостаточным, карбонаты и фосфаты кальция начинают выпадать в осадок, образуя камни в почках, печени и других частях организма. [33]
Коллоидные частицы имеют весьма малые размеры и поэтому участвуют в броуновском движении, в то же время они обладают заметной скоростью диффузии ( 10 1 - 10 - 3 см2 / с), что способствует выравниванию концентрации частиц по объему. Коллоидные системы обладают избытком свободной энергии за счет чрезвычайно развитой удельной поверхности частиц. Однако на практике коллоидные системы обладают весьма высокой агрегативной устойчивостью. Такая устойчивость при малых размерах частиц способствует седиментационной устойчивости ( постоянству концентрации примесей по всему объему воды), так как гравитационная сила, вызывающая седиментацию, нивелируется силами диффузии. Агрегативная устойчивость коллоидной системы объясняется существованием двойного электрического слоя ионов и скачка потенциала на границе раздела фаз. [34]
Коллоидные частицы имеют весьма малые размеры и поэтому участвуют в броуновском движении, в то же время они обладают заметной скоростью диффузии ( 10 - - 10 - 3 см2 / с), что способствует выравниванию концентрации частиц по объему. Коллоидные системы обладают избытком свободной энергии за счет чрезвычайно развитой удельной поверхности частиц. Однако на практике коллоидные системы обладают весьма высокой агрегативной устойчивостью. Такая устойчивость при малых размерах частиц способствует седиментационной устойчивости ( постоянству концентрации примесей по всему объему воды), так как гравитационная сила, вызывающая седиментацию, нивелируется силами диффузии. Агрегативная устойчивость коллоидной системы объясняется существованием двойного электрического слоя ионов и скачка потенциала на границе раздела фаз. [35]
Теоретическое изучение коагуляции преследует цель решить две задачи: 1) выяснить условия, обеспечивающие агрегативную устойчивость золей; 2) исследовать скорость коагуляции в системах, полностью или частично потерявших устойчивость. Смолу ховский разработал теорию кинетики коагуляции, вполне удовлетворительно согласующуюся с экспериментом. Проблема агрегативной устойчивости коллоидных систем еще не решена окончательно. [36]
Агрегативная устойчивость определяет способность частиц дисперсной фазы не слипаться. Она также является результатом действия между коллоидными частицами двух противоположно направленных сил. С одной стороны действуют силы притяжения, под влиянием которых происходит слипание частиц, совершающих броуновское движение, с другой стороны проявляются силы отталкивания, препятствующие сближению частиц и их соединению. Силы отталкивания определяются электрическим взаимодействием между ионами двойных электрических слоев, окружающих каждую частицу. Результирующая этих двух сил и обусловливает большую или меньшую агрегативную устойчивость коллоидной системы. Таким образом, агрегативная устойчивость дисперсных систем определяется наличием, величиной и характером распределения гидратных оболочек на частицах твердой фазы. [37]
Распределение частиц в растворе зависит в этом случае от соотношения сил броуновского движения и диффузии и силы тяжести в соответствии с барометрическим законом. Броуновское движение вызывает равномерное распределение частиц, а под действием силы тяжести они опускаются на дно сосуяа. С этой точки зрения золи кинетически устойчивы при условии неизменности размеров частиц. Агрегативная устойчивость обусловлена наличием на поверхности частицы адсорбционных ионных или молекулярных слоев. Изменение состояния этих слоев при определенных условиях вызывает нарушение агрегативной устойчивости коллоидной системы. Укрупнение частиц золей и выпадение их из раствора за счет их слипания под влиянием молекулярных сил притяжения в результате потери агрегативной устойчивости называется коагуляцией. При коагуляции возможно возникновение двух типов структур, рыхлых коагуляционных структур с участием слабых Вандерваальсовых сил, которые легко снова превратить в золь ( пептизация) и кристаллических структур в результате перекристаллизации мелких кристалликов в крупные, такие структуры необратимы. Коагуляция может быть вызвана изменением температуры, механическим встряхиванием, изменением среды, добавлением электролитов и др. Особенно большое значение имеет коагуляция электролитами. [38]
Страницы: 1 2 3