Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

4.6. Устойчивость. Коагуляция.
Структурообразование

91. КИНЕТИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ - устойчивость коллоидных систем к оседанию. Определяется способностью частиц к броуновскому движению.

В качестве меры кинетической устойчивости принимается гипсометрическая высота, т.е. высота, на которой частичная концентрация уменьшается в 2 раза.

92. АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ - способность системы к сохранению постоянной дисперсности.

Для коллоидных систем специфична агрегативная неустойчивость, так как лиофобные системы обладают большим запасом свободной энергии на границе раздела фаз, поэтому всегда возможен процесс агрегации (слипания) частиц и уменьшение общей поверхности дисперсной фазы.

Для придания агрегативной устойчивости требуется введение стабилизатора.

93. СТАБИЛИЗАЦИЯ - процесс создания защитных ионных или молекулярных слоев на межфазных границах, которые придают системе агрегативную устойчивость.

94. СТАБИЛИЗИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ - способность растворов вещества (обычно ПАВ) сообщать устойчивость дисперсной системе против агрегации и седиментации путем образования на поверхности частиц дисперсной фазы защитного адсорбционного слоя. Такие вещества называют стабилизаторами.

95. ЗАЩИТНЫЕ КОЛЛОИДЫ - высокомолекулярные вещества, способные стабилизировать дисперсные системы, предотвращая коагуляцию (флокуляцию) и седиментацию частиц путем образования адсорбционной защитной оболочки вокруг частиц дисперсной фазы.

96. ЗАЩИТНОЕ ЧИСЛО - число миллиграммов высокомолекулярного соединения, которое необходимо добавить к 10 мл. стандартного золя для того, чтобы предотвратить его коагуляцию при введении 1 мл 10%-ного раствора хлорида натрия. При использовании в качестве стандартного золя золота, защитное число называют золотым

97. РАСКЛИНИВАЮЩЕЕ ДАВЛЕНИЕ.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ- дополни­тельное давление, возникающее при перекрытии двойных ионных слоев за счет электростатических сил, обусловленных избыточной концентрацией ионов в зоне перекрытия по сравнению с их концентрацией в объеме раствора. Это давление противодействует вытеканию жидкости из зазора между частицами, раздвигает, «расклинивает» их. Электростатическая составляющая давления тем больше, чем больше толщина диффузного слоя.

РАСКЛИНИВАЮЩЕЕ ДАВЛЕНИЕ.

Молекулярная составляющая- дополнительное давление, возникающее при перекрытии адсорбционно-сольватных слоев, обладающих высокой вязкостью, плотностью, упругостью, прочностью, и обусловленное силами молекулярного сцепления жидкости (воды) и поверхности частиц.

Молекулярная составляющая действует на расстояниях 10-6см и имеет большое значение в случае лиофилизированных поверхностей, образованных ориентированными адсорбционными слоями ПАВ и ВМС.

Структурно-механический барьер- барьер, образуемый структурированными гелеобразными адсорбционными слоями коллоидных ПАВ и ВМС, обладающими высокой вязкостью, прочностью и, в то же время, лиофильностью. Высоковязкая прослойка между частицами не успевает выдавиться за время столкновения.

Энергетический барьер энтропийной природы - барьер, возникающий при перекрытии адсорбционных слоев длинноцепочечных ПАВ и ВМС вследствие понижения конформационной энтропии за счет более упорядоченного расположения гибких молекул в зазоре между частицами при их сближении.

98. ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ КРИВЫЕ - зависимость общей потенциальной энергии взаимодействия частиц от расстояния, важная количественная характеристика устойчивости лиофобной дисперсной системы.

Наличие максимума на потенциальной кривой в области средних расстояний между частицами - мощный барьер, защищающий частицы от слипания. Вид потенциальной кривой дает возможность судить об агрегативной устойчивости и о характере взаимодействия между частицами.

99. КОАГУЛЯЦИЯ - явление сближения, слипания частиц дисперсной фазы в дисперсной системе под влиянием любых внешних или внутренних сил, в результате чего дисперсная система разделяется на две непрерывные фазы. Коагуляция может происходить при нагревании, замораживании, интенсивном перемешивании, пропускании электрического тока, добавлении электролитов или других каких-либо веществ.

В любом случае коагуляция связана с нарушением стабилизирующего двойного ионного слоя или адсорбционно-сольватного слоя стабилизатора.

100. ФЛОКУЛЯЦИЯ - коагуляция с образованием сильно сольватированных хлопьев (часто наблюдается у суспензий).

101. СЕНСИБИЛИЗАЦИЯ - агрегация частиц при введении полимеров и коллоидных ПАВ в количестве, недостаточном для защиты дисперсий. Это явление имеет место при низких содержаниях макромолекул в среде и объясняется стягивающим действием, которое производят молекулы полимера, одновременно адсорбирующиеся на двух частицах («мостик»). Используется при очистке сточных вод от дисперсных частиц.

102. КОАЛЕСЦЕНЦИЯ - процесс самопроизвольного уменьшения площади жидкой поверхности раздела (в эмульсиях и пенах), сопровождающийся исчезновением некоторой части поверхности в результате слияния частиц (капель, пузырьков).

103. КОАГУЛЯТОРЫ - вещества, вызывающие процесс коагуляции. Наиболее часто - электролиты. Коагулирующая способность характеризуется количеством коагулятора, необходимым для коагуляции стандартного золя.

104. ПОРОГ КОАГУЛЯЦИИ - минимальная концентрация электролита, при которой исчезает энергетический барьер.

105. ПРАВИЛА ЭЛЕКТРОЛИТНОЙ КОАГУЛЯЦИИ :

1) коагуляция золей происходит под действием любого электролита;

2) коагулирующий ион - ион, заряд которого противоположен заряду частицы;

3) порог коагуляции уменьшается с увеличением заряда ионов коагуляторов;

4) коагулирующие ионы уносятся в осадок в эквивалентных количествах.

106. ПЕПТИЗАЦИЯ - процесс, обратный коагуляции, а именно - переход коагулята в золь; при этом затрачивается работа против межмолекулярных сил притяжения.

Пептизация тем более вероятна, чем более лиофилизирован исходный золь и чем меньше времени прошло с момента коагуляции. В случае концентрационной коагуляции пептизацию можно осуществлять отмывкой коагулята от электролита водой. В случае адсорбционной коагуляции, связанной с уменьшением z-потенциала поверхности - повышением потенциала путем добавления электролита, содержащего потенциалопределяющие ионы.

107. ПЕПТИЗАТОР - вещество, способствующее пептизации, т.е. разрушению агрегатов твердых частиц дисперсной фазы.

108. СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЕ - процесс слипания (агрегирования) частиц золя или суспензии по нестабилизованным участкам и образование пространственной сетки, в петлях которой находится дисперсионная среда.

109. ГЕЛЬ - связнодисперсная коллоидная система, в которой частицы связаны друг с другом через прослойку жидкости за счет дальнодействующих межмолекулярных сил, образуя в дисперсионной среде своеобразные пространственные сетки или каркасы (структуры).

Частицы, образующие структуру, не способны к взаимному перемещению и могут совершать лишь колебательные движения. Переход дисперсной системы в состояние геля называется гелеобразованием.

110. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИС­ПЕРСНЫХ СИСТЕМ - комплекс механических свойств (вязкости, прочности, пластичности, упругости и др.), определяемый особенностями структуры (межчастичными расстояниями, энергией взаимодействия и ориентированностью частиц).

ВЯЗКОСТЬ- сопротивление перемещению одних частей системы по отношению к другим.

ТЕКУЧЕСТЬ- величина, обратная вязкости.

ВЯЗКОЕ ТЕЧЕНИЕ- непрерывное изменение формы во времени под влиянием очень малых напряжений сдвига.

СТРУКТУРНАЯ ВЯЗКОСТЬ- аномальная вязкость, вызванная структурообразованием; величина ее зависит от условий измерения (величины и продолжительности воздействия, напряжения сдвига).

ДЕФОРМАЦИЯ - относительное перемещение частиц под действием механической нагрузки.

ОБРАТИМЫЕ ДЕФОРМАЦИИ- деформации, которые полностью исчезают после снятия нагрузки; все геометрические параметры приобретают исходные значения.

ПЛАСТИЧНОСТЬ- способность систем под действием значительных нагрузок необратимо деформироваться и сохранять форму неизменной при низких напряжениях.

111. РЕОЛОГИЯ - учение о процессах деформации и течения различных тел под действием механических нагрузок.

112. ТИКСОТРОПИЯ - способность структурированной коллоидной системы разрушаться при механическом взаимодействии с понижением вязкости и в покое вновь восстанавливать свою исходную структуру.

113. СИНЕРЕЗИС - самопроизвольное уменьшение размеров геля с одновременным выделением дисперсионной среды из геля или студня вследствие упрочнения структуры, обусловленного увеличением числа частиц и прочности контактов между частицами, а в некоторых случаях – появлением кристаллизационных мостиков, соединяющих частицы.

114. ТИПЫ СТРУКТУР:

КОАГУЛЯЦИОННЫЕ (тиксотропно-обратимые) - структуры, возникающие в результате понижения агрегативной устойчивости дисперсных систем за счет ван-дер-ваальсовых сил между частицами. В коагуляционных структурах частицы сохраняют известную самостоятельность. Для таких структур характерно явление тиксотропии.

КОНДЕНСАЦИОННО-КРИСТАЛЛИЗАЦИОННЫЕ СТРУКТУРЫ - структуры, возникающие в результате образования прочных химических связей между частицами (например, в полимерах) или вследствие сращивания кристалликов в процессе выкристаллизовывания новой фазы (вяжущие средства на основе цемента, гипса или извести). Такие структуры отличаются высокой прочностью и необратимостью.

ПЕРИОДИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ – структуры, в которых обнаруживаются дальний порядок и дефекты, характерные для реальных кристаллов (золи оксидов железа, ванадия). Взаимодействие между частицами происходит во втором минимуме на потенциальных кривых.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница
Плохо отображается? Напишите ниже или на почту