ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эмульсии из "Краткий курс коллойдной химии" Современная коллоидная химия помимо изучения систем с коллоидной степенью дисперсности (- 10 —10 см ), т. е. лиофобных золей и растюров высокомолекулярных соединений (лиофильных золей), включает в область своего изучения также и системы с более низкой (более грубой) дисперсностью ( 10 —10 см ), а именно суспензии (Т- Ж), эмульсии (Ж1- Жг) и пены (Г- -Ж). Эти системы представляют собой как бы естественное продолжение лиофобных золей—суспензоидов и эмульсоидов—в сторону увеличения размера их взвешенных частиц, измеряемых уже не миллимикронами, а лишь микронами (от 0,1 мк д.о 10 мк и более) и, следовательно, видимых не только в ультрамикроскоп, но и в обыкновенный микроскоп. [c.240] Близость этих систем к коллоидным оправдывается прежде всего их микрогетерогенностью, т. е. наличием в них двух фаз— дисперсной и дисперсионной—с большой поверхностью раздела между ними и, следовательно, со значительным запасом свободной поверхностной энергии. С лиофобными золями эти системы сближает их малая агрегативная устойчивость (при условии, если они не защищены стабилизаторами). Однако суспензиям, эмульсиям и пенам, как грубодисперсным системам, присущ ряд специфических свойств, особо важных в практическом отношении и требующих изучения. [c.240] Для получения агрегативно устойчивой суспензии, помимо достижения требуемой степени дисперсности твердого вещества и нерастворимости его в данной жидкой среде, необходимы еще два условия 1) смачиваемость поверхности вещества дисперсной фазы данной жидкостью и 2) наличие стабилизатора. Если поверхность твердого вещества не способна смачиваться жидкостью, т. е. является по отношению к последней лиофобной (гидрофобной), взвешенные частицы суспензии при своем оседании начнут немедленно агломерироваться, вследствие чего процесс оседания ускоряется и вся дисперсная фаза быстро выпадает в плотный осадок. Такую суспензию можно сохранить в агрегативно устойчивом состоянии только путем добавления стабилизатора в виде заряжающих и стабилизирующих ионов или в виде поверхностно-активных веществ, или, наконец, в виде защитного лиофильного высокополимера. [c.241] Суспензии можно рассматривать как промежуточную стадию при коагуляции лио( юбных золей, если процесс коагуляции, т. е. процесс слипания частиц, теми или иными приемами остановить на размерах слипшихся частиц, свойственных суспензиям ( 0,1—10 ммк). Такой способ получения суспензий очевидно следует отнести к конденсационным методам. Путем конденсации образуются суспензии и при многих химических реакциях, если последние сопровождаются выделением нерастворимых, но смачиваемых солей в виде кристаллических осадков, например галогенидов серебра, сульфата бария и т. п., в химическом анализе. [c.241] В зависимости от природы жидкости, служащей дисперсионной средой, суспензии, подобно суспензоидам, могут быть подразделены на гидросуспензии и органосуспензии. Как те, так и другие имеют большое практическое применение. [c.241] Некоторые свойства суспензий. Свойства суспензий, как и свойства лиофобных золей, в основном связаны с их дисперсностью, наличием поверхности раздела между фазами и формой частиц. Вследствие низкой степени дисперсности суспензии являются системами кинетически неустойчивыми, что выражается для них очень малой высотой столба при седиментационном равновесии так, согласно данным табл. 3 (стр. 41) величина Лр для них, по Пескову, выражается всего лишь микронами н даже долями микрона, в то время как для золей эта величина измеряется сантиметрами и даже метрами, а для газов—километрами. Вследствие этого дисперсная фаза в суспензиях при установлении седиментационного равновесия практически отделяется от дисперсионной среды и выпадает нацело в осадок за сравнительно короткое время, измеряемое минутами, часами и днями, в зависимости от степени дисперсности и величины разности й— д. Этим обстоятельством широко пользуются на практике для фракционирования полидисперсных систем методом отмучивания. [c.243] Благодаря низкой степени дисперсности в суспензиях слабо проявляются и другие молекулярно-кинетические свойства] для суспензий характерно весьма слабое броуновское движение. Такие свойства, как осмотическое давление и диффузия, слабо выраженные в золях, практически совсем не обнаруживаются в суспензиях (вследствие чрезвычайно малой их молярной концентрации). [c.243] Что касается оптических свойств суспензий, то, как уже отмечалось (стр. 51), к ним, как грубодисперсным системам, совершенно не применим закон светорассеяния Релея, т. е. им не свойственно явление опалесценции и эффект Фарадея—Тиндаля. Явление мутности, столь характерное для многих суспензий, внешне сходно с явлением опалесценции. Однако природа этого явления совершенно иная, обязанная не диффракции, а лишь простому отражению световых лучей от поверхности частиц, происходящему, вследствие неправильной формы частиц и их хаотического распределения во всех направлениях. [c.243] Благодаря наличию в суспензиях, особенно концентрированных, значительной поверхности раздела фаз, им, как и золям, присущи поверхностные свойства, выражающиеся в ряде адсорбционных явлений. Суспензии являются прекрасными адсорбент тами и как таковые в качестве катализаторов находят широкое применение в гетерогенном катализе в ряде производств. Так например, можно указать на масляную суспензию металлического никеля, применяемого в качестве катализатора в процессе гидрирования растительных масел. [c.243] Шх слоев, Сообщающих агрегативную устойчивость суспензиям. Адсорбция ионов частицами суспензий, как и в золях, может со-йровождаться образованием двойного электрического слоя с определенной величиной С-потенциала. В других случаях та же адсорбция ионов может, наоборот, повести к снижению С-потен-1щала и к агрегации (коагуляции) суспензий. В явлениях, связанных с ионной адсорбцией и изменениями С-потенциала, суспензии принципиально не отличаются от золей, и в дальнейшем мы останавливаться на них не будем. [c.244] Проявление реологических свойств в суспензиях— текучести и вязкости—связано, как и в золях, с концентр ацией и фэрмой частиц и, помимо того, с наличием защитных слоев. Вязкость разбавленных суспензий, как и вязкость разбавленных золей, всецело подчиняется законам Ньютона, Пуазейля и Эйнштейна. Что касается концентрированных суспензий, стабилизированных защитными веществами, то благодаря образованию в них внутренних структур механические свойства их имеют ряд особенностей. [c.244] Стабилизация суспензий адсорбционными защитными слоями. [c.244] Наиболее характерным в стабилизации суспензий является образование вокруг взвешенных твердых частиц защитных слоев и прослоек из поверхностно-активных веществ и из макромолекул высокополимеров. Образование таких защитных слоев играет особенно большую роль в случае, если частицы суспензий не смачиваются дисперсионной жидкостью, т. е. являются по отношению к ней лиофобными. Так, тонкие гидрофильные, т. е. смачиваемые водой, порошки, как 2пО, РвгОд, Mg Oз, MgO, СаСОз и т. п., взмученные в воде, дают достаточно стойкие суспензии (мути) благодаря образованию на них упругих водных оболочек, обладающих, по Дерягину, расклинивающим действием. В этом случае защитные слои образуются непосредственно за счет дисперсионной среды. Но порошки тех же веществ, взмученные в неполярной жидкости, например в каком-либо жидком углеводороде, в отношении которой они лиофобны, сколько-нибудь стойких суспензий не дают. [c.244] Однако если в такую нестойкую систему ввести полярное поверхностно-активное вещество, например олеиновую или стеариновую кислоту или спирт с длинной углеводородной цепью (октиловый, пропиловый), то такая система становится весьма устойчивой и может быть получена даже в несравненно больших концентрациях, чем суспензии (.мути) из тех же порошков в водной среде. Особенно сильными стабилизаторами в отношении указанных порошков являются поверхностно-активные вещества, полярные группы которых, например СООН, способны к химическому взаимодействию с веществами MgO, Mg Oз, 2пО, Ре Оз, СаСОз, ВаСОд и т. п. Примером такой стабилизации является приготовление стойких минеральных красителей на основе жирных кислот. [c.244] Переход суспензии под действием поверхностно-активных веществ из агрегативно неустойчивого в устойчивое состояние с термодинамической точки зрения вполне закономерен, так как при этом происходит уменьшение свободной поверхностной энергии системы АР—аА8 (стр. 68 и 78—79). [c.245] Стабилизирующее действие добавок высокополимеров на суспензии заключается также в образовании защитных сольватных слоев на поверхности частиц суспензий, а также в охвате этих частиц длинными цепочкообразными макромолекулами образование сетеобразных структур приводит к прекращению поступательного движения частиц. В общем механизм такого действия аналогичен уже описанному механизму защиты лиофобных золей (рис. 54, стр. 235). [c.245] Особый интерес представляют стабилизированные лиофильными полимерами концентрированные суспензии. В таких суспензиях, как и в растворах ВМС, происходит процесс структурирования, т. е. образования структурных сеток, захватывающих большие объемы дисперсионной жидкости, что сказывается прежде всего на резком увеличении вязкости согласно уравнению (97). [c.245] Интересно отметить, что в таком случае стабилизирующее действие защитного лиофильного полимера переходит в свою качественную противоположность—коагулирующее действие. В связи с этим следует также отметить, что некоторые структурированные суспензии, подобно коллоидам, обнаруживают явление тиксотропии при механических воздействиях (взбалтывании, размешивании, разминании) в них понижается вязкость и повышаются текучесть и пластичность, а при прекращении этих воздействий к ним вновь возвращаются прежние свойства. Такие суспензии получили наименование тиксотропных суспензий. Наконец, этим суспензиям свойственны явления синерезиса и старения. Все перечисленные свойства концентрированных суспензий имеют большое практическое значение, например при приготовлении н употреблении пластических и вяжущих веществ. [c.246] От суспензионных студней следует отличать так называемые ложные студни, или пасты, представляющие собою концентрированные суспензии (с малым количеством дисперсионной жидкости), настолько густые, что по внешнему виду они ничем не отличаются от настоящих студней. Однако пасты, в отличие от настоящих застудневших суспензий, вследствие отсутствия в них защитных лиофильных полимеров, не обладают сплошной сетчатой структурой. Непременным и достаточным условием получения паст является сольватация (смачиваемость) поверхности их частиц. Примером таких систем может служить паста из глины и воды. [c.246] Суспензии широко применяются в ряде важных для народного хозяйства производств строительных материалов—цемента, глины, извести, трепела и др. керамических—гончарное, фаянсовое, фарфоровое и т. п. лакокрасочном—приготовление масляных красок и цветных лаков производстве инсектицидов и фунгицидов—в виде суспензий серы, соединений мышьяка, меди и др. [c.246] Вернуться к основной статье