ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Молекулярное взаимодействие дисперсных частиц из "Коагуляция и устойчивость дисперсных систем" Взаимодействие атомов и молекул. Силы Ван-дер-Ваальса могут слагаться из трех компонент 1) диполь-дипольного взаимодействия (силы Кеезома) 2) индукционного взаимодействия (силы Дебая) 3) дисперсионного взаимодействия (силы Лондона). Существование первых двух типов взаимодействий предполагает наличие по крайней мере наведенного дипольного момента у обеих молекул. Между неполярными молекулами действуют только дисперсионные силы, которые обусловлены флуктуациями зарядов, возникающими вследствие движения электронов. Электронные флуктуации в атомах или молекулах приводят к появлению изменяющихся во времени диполей. Взаимное влияние флуктуационных диполей вызывает фазовый сдвиг колебаний (при малых расстояниях он составляет 0°) и поэтому две неполярные молекулы всегда притягиваются друг к другу. [c.31] При вычислениях часто делается предположение, что произведение 2яйуо равно величине энергии ионизации. Из сравнения значений 2пЬхо, найденных оптическим методом [48], и энергии ионизации / [50] видно (табл. 2), что это предположение не всегда оправдывается. [c.32] Справедливость уравнения (32) -ограничена оно выполняется от значений расстояний, соизмеримых с размерами диполя (2—3 А), до значений г, меньших, чем лондоновские длины волн = v , где с — скорость света. [c.33] При расстояниях, превышающих лондоновскую длину волны, наблюдается эффект запаздывания, связанный с конечной скоростью распространения электромагнитных волн для двух взаимодействующих диполей изменяется сдвиг фаз — он перестает быть равным 0 — и наступает ослабление энергии взаимодействия. [c.33] При некоторых предположениях уравнение (39 )можно упростить. [c.34] Как уравнения для сферических частиц, так и уравнения для плоскопараллельных пластин относятся к взаимодействию в вакууме и применимы только для малых расстояний, при которых можно пренебречь эффектом электромагнитного запаздывания. [c.34] При таком выводе предполагается, что взаимодействие одного вещества не изменяется в присутствии второго вещества. [c.35] Следует еще раз подчеркнуть, что определение сложной константы Ван-дер-Ваальса — Гамакера предполагает аддитивность постоянных для отдельных компонентов. [c.36] Символы X и у введены для упрощения записи, причем X = к 2а г/= аг/аь а1 Дг А —минимальное расстояние между поверхностями частиц (рис. 10). [c.36] В уравнения (45) и (456) входит величина расстояния между поверхностями частиц, которую обычно определяют с помощью оптических и электрических измерений, поскольку граница сьльно отличных значений коэффициентов преломления или диэлектрических постоянных совпадает с поверхностью дисперсных частиц. [c.37] На основе этих формул выведены уравнения для определения энергии молекулярного взаимодействия двух плоскопараллельных пластин [62] и молекулярной составляющей расклинивающего давления тонких пленок [63]. Исходя из аддитивности взаимодействий, Шелудко [63] получил выражение для энергии, суммируя взаимодействие одной молекулы со всеми молекулами, находящимися в шаровом сегменте конденсированной фазы большого объема (рис. И). [c.39] Энергия молекулярного взаимодействия двух плоскопараллельных пластин толщиной 6, находящихся на расстоянии к друг от друга, с учетом эффекта запаздывания вычислена Хантером [62]. Коэффициенты, на которые необходимо умножить величину Ут, определяемую уравнением (39а), приведены в табл. 4 . [c.40] Макроскопическая теория молекулярного взаимодействия плоских частиц. При макроскопическом подходе к рассмотрению молекулярного взаимодействия коллоидных частиц, развитом Лифшицем [54], не предполагается аддитивность дисперсионных сил, которая, как указывалось, имеет место только в сильно разреженных газах [64]. Согласно этой теории, взаимодействующие тела представляются в виде непрерывной среды, обладающей определенной диэлектрической проницаемостью в функции характеристической частоты соо = 2л vo. Притяжение двух макроскопических тел проявляется благодаря длинноволновому флуктуационному полю, существующему в каждой диссипативной среде и за ее границами. Такое флуктуационное поле сохраняется при нулевой абсолютной температуре. Лифшиц вычислил силу взаимодействия двух полупространств 1 и 2 в вакууме О, полагая, что расстояние между телами больше, чем межатомные расстояния. Сила взаимодействия является компонентом максвелловского тензора напряжения к границе раздела и может быть найдена на основе электромагнитной и флуктуационной теорий [65]. [c.41] Таким образом, сила молекулярного взаимодействия частиц не зависит от температуры . Обобщение уравнения (52) для анизотропных тел, диэлектрическая проницаемость которых представляет симметричный тензор, дано в работе [69]. [c.41] Здесь 50, = - 1 + г = - 1 + во., во2, воо статические диэлектрические проницаемости. [c.42] Величина, вычитаемая из единицы в квадратных скобках, отвечает поправочному коэффициенту неаддитивности взаимодействий. [c.43] В табл. 5 сопоставлены приближенные уравнения для силы молекулярного взаимодействия пластин при больших и малых расстояниях h. [c.43] ЧЗСТ1Щ 1 и 2, Последнее наблюдается в случае веществ, имеющих во всем интервале частот одинаковые зависимости диэлектрических постоянных. Величина [(si — eo)/(ei + ео)Р в уравнении (56) принимает значение от О до 1 и изменяется для многих дисперсных систем в узком интервале от 0,9 до I. Поскольку частота vo совпадает по порядку величин у различных веществ (2-10 сек- для воды 1,3-10 eк- для бензола 1,5-10 сек для ртути), можно оценить значение К = fivo/8n . Отсюда, для постоянной Ван-дер-Ваальса — Гамакера А = бпК получим среднее значение, равное 4- 10- з эрг. [c.43] СУММАРНЫЕ СИЛЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЧАСТИЦ. [c.44] Вернуться к основной статье