ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость вязкости коллоидных систем от концентрации дисперсной фазы из "Курс коллоидной химии" Из всего сказанного следует, что, по Эйнштейну, между вязкостью системы и содержанием в ней дисперсной фазы должна существовать прямолинейная зависимость. Весьма существенно также, что, согласно Эйнштейну, вязкость не зависит от дисперсности суспензии. [c.336] Экспериментальную проверку уравнения Эйнштейна проводили Банселен на суспензиях гуммигута, Оден на золях серы и наиболее обстоятельно Эйрих на суспензиях мельчайших стеклянных шариков, шарообразных спор грибов и дрожжевых клеток. Во всех этих исследованиях при сферической, форме частиц и малых концентрациях дисперсной фазы численный коэффициент при ф имел значение, близкое к 2,5. Отклонения наблюдались, когда частицы не были шарообразны, концентрация дисперсной фазы в суспензии была значительной и между частицами существовали электрические или другие силы взаимодействия. [c.336] Теоретические вычисления, проведенные. Куном, Симха и другими исследователями с использованием в качестве моделей частиц самой разнообразной формы, весьма сложны и не всегда убедительны. Поэтому до сих пор еще нет оОщей теории зависимости вязкости коллоидных систем от формы частиц. [c.337] Вязкость систем, содержащих анизодиаметрические частицы, как мы видели, зависит от скорости течения. Вытянутые частицы ориентируются в потоке, вращательное движение нх затрудняется и в результате этого вязкость системы с увеличением скорости течения снижается. Подобное явление можно наблюдать, например, при измерении вязкости золя УгОз, частицы которого сильно анизодиаметричны. [c.337] Влияние истинной концентрации дисперсной фазы и сольватации. Отличие вязкости концентрированной дисперсной системы от значений вязкости, вычисленной по уравнению Эйнштейна, объясняется тем, что в жидкости около частиц возникают взаимовозму-щающие микропотоки, затрудняющие движение системы. Дебройн считает, что при этом, помимо гидродинамических взаимодействий, необходимо учитывать также и механические (столкновения частиц, образование пар и т. д.). [c.337] При очень малых концентрациях суспензии поток, возникающий вокруг одной частицы, очень мало влияёт на потоки, возникающие около других частиц, и на скорость движения всего потока жидкости в целом. Однако с увеличением концентрации дисперсной фазы это влияние все увеличивается и приводит к отклонению от закона Эйнштейна. [c.337] Другое объяснение отклонения вязкости дисперсных систем от значений, найденных с помощью уравнения Эйнштейна, заключается в сольватации частиц. Явление сольватации может объяснить и часто наблюдающуюся зависимость вязкости от дисперсности системы при одинаковой объемной концентрации дисперсной фазы. [c.337] Следовательно, величина ф окажется больше объема дисперсной фазы фо, и эта величина будет тем больше, чем меньше частицы. Иными словами, вязкость возрастает с уменьшением размера частиц золя. Подобное возрастание вязкости при повышении степени дисперсности золя серы наблюдал Свен Оден. [c.338] Уравнение Фикенчера и Марка хорошо объясняет, почему в некоторых случаях вязкость возрастает с увеличением концентрации дисперсной фазы быстрее, чем это должно быть в соответствии с прямолинейной зависимостью. Действительно, с увеличением концентрации дисперсной фазы в растворе возрастает тропорцио-нальная ей величина п в числителе и одновременно уменьшается величина (V — ли ) в знаменателе, что и приводит к более быстрому возрастанию вязкости, чем концентрации. [c.338] Влияние взаимодействия между частицами. Причина неприменимости в некоторых случаях уравнения Эйнштейна к дисперсным системам может заключаться в проявлении сил притяжения между коллоидными частицами. При этом в системе образуются более или менее рыхлые структуры, которые включают значительные объемы дисперсионной среды. Подобная иммобилизация, т. е. уменьшение подвижности растворителя, приводит к тому, что вязкость системы оказывается гораздо больше той, которая может быть вычислена по уравнению Эйнштейна. Вязкость в таких системах сильно зависит от скорости течения, так как представляет собой структурную вязкость, обусловленную наличием в системе рыхлых пространственных сеток. [c.338] С другой стороны, неприменимость уравнения Эйнштейна к коллоидным системам может быть связана и с проявлением сил отталкивания между частицами, несущими одноименный электрический заряд. Согласно Смолуховскому, вязкость золей с заряженными частицами выше вязкости золей с незаряженными частицами. Повышение вязкости в результате наличия на поверхности частиц двойного электрического слоя называется электровязкостным эффектом. [c.338] Поправочный член в уравнении (X, 22) может иметь весьма большое значение. Подсчеты показывают, что для золей, радиус частиц которых равен 10 см, а электропроводность у = = 10 Ом -см , поправочный член может быть в 10 раз больше основного. [c.339] Согласно уравнению Смолуховского, вязкость коллоидных систем при введении электролитов должна уменьшаться как вследствие снижения -потенциала, так и в результате увеличения электропроводности межмицеллярной жидкости. В изоэлектрическом состоянии золя (при = 0) уравнение Смолуховского переходит в уравнение Эйнштейна. Следует, однако, отметить, что при астабилизации коллоидной системы введением в нее электролита (вследствие уменьшения сил отталкивания между частицами в золе) возможны явления агрегации частиц, приводящие к образованию структур, и появлению структурной вязкости, что не предусмотрено уравнением Смолуховского. В результате этого понижение -потенциала частиц золя в определенных условиях может не только не вызывать понижения вязкости золя, но и обусловить ее повышение. [c.339] Так как в уравнение Смолуховского входит радиус частиц, то, очевидно, вязкость золей, частицы которых несут электрический заряд, в отличие от. вязкости золей с незаряженными частицами, зависит от степени дисперсности. [c.339] Буутс в 1948 г. вывел уравнение для электровязкостного эффекта, существенно отличающееся от уравнения Смолуховского. Согласно Буутсу, величина электровязкостного эффекта значительно меньше, чем об этом можно судить по уравнению Смолуховского, и независимо от значения -потенциала становится ничтожной, когда толщина двойного электрического слоя очень мала по сравнению с радиусом частиц. [c.339] В этой и следующей главах кратко рассмотрены системы с газообразной и твердой дисперсионной средой, а также системы с жидкой дисперсионной средой, но с газообразной и жидкой дисперсной фазой. При этом рассмотрены не только системы, частицы которых отвечают коллоидной степени дисперсности, но и близко стоящие к ним микрогетерогенные системы, о которых уже говорилось во введении. [c.340] Вернуться к основной статье