Адсорбция в коллоидных системах

IX. Поверхностные явления. Адсорбция. Коллоидные системы [c.64]

На поверхности, образующейся между двумя жидкостями, не смешивающимися между собой или обладающими ограниченной взаимной растворимостью, существуют соотношения, аналогичные рассмотренным. Поверхностное натяжение на поверхности раздела между двумя жидкостями обычно значительно меньше, чем на поверхности раздела между жидкостью и газом. Но и в этом случае действуют силы, стремящиеся уменьшить изобарный потенциал как путем уменьшения поверхности, так и путем понижения поверхностного натяжения, что происходит в результате адсорбции соответствующих компонентов в поверхностном слое. Это имеет место и в системе из двух компонентов, и при растворении в них третьего вещества (рис. 131). Все эти явления приобретают большое значение в случае тонкого диспергирования одной жидкости в другой, в особенности в коллоидных системах, в связи с огромным увеличением поверхности. [c.365]

Кометы, являющиеся газово-пылевыми облаками, представляют собою, таким образом, колоссальные коллоидные системы, а характерное свечение комет, возникающее в результате освещения мельчайших частиц лучами солнца, является не чем иным, как проявлением светорассеяния. Остаётся пока неясным, чем обусловлено длительное существование комет—огромной разреженностью космического газово-пылевого облака и малой частотой встреч отдельных частиц друг с другом, или относительной агрегативной устойчивостью системы, определяющейся каким-нибудь фактором, например электрическим зарядом частиц, который может возникать вследствие адсорбции пылевыми частицами ионов. Как теперь установлено, в космическом пространстве содержатся большие количества ионов, образующихся в результате действия различных излучений на молекулы.газов. [c.29]

Коллоидные системы термодинамически неустойчивы, обладают высокой адсорбционной способностью и самопроизвольно разрушаются путем агрегирования частиц. В результате уменьшается общая поверхность и поверхностный изобарно-изотермический потенциал. Стремление коллоидных систем к слипанию называется агрегативной неустойчивостью. Препятствием для агрегации служат защитные, стабилизирующие слои на поверхности частиц, возникающие в результате адсорбции. [c.262]

При высокой степени пересыщения образуется большое число зародышей новой фазы. В результате вещество выделяется в виде большого числа мелких частиц, т. е. обладает сильно развитой общей поверхностью, характерной для коллоидных систем. Если среда не способствует стабилизации мелких частиц, то наиболее мелкие из них (так как характеризуются большей растворимостью, чем крупные) растворяются с образова нием пересыщенного по отношению к крупным кристаллам раствора. В результате последние будут расти за счет растворения мелких кристаллов. Подобный процесс укрупнения осадка часто наблюдается в разных системах. Если же высокодисперсное состояние частиц стабилизируется, например, путем адсорбции на поверхности их соответствующих ионов или образованием на них более или менее прочно связываемой гидратной (сольватной) оболочки, то коллоидная система может сохраняться во времени и укрупнение частиц происходит достаточно медленно. Следует подчеркнуть, что коллоидное состояние такой системы не зависит от аморфной или кристаллической структуры самих частиц. [c.21]

Так как адсорбция происходит на поверхности тела, то количество адсорбируемого водяного пара возрастает при всяком увеличении поверхности. Последнее может достигаться развитием системы внутренних пор и капилляров или повышением степени дисперсности порошкообразных материалов. В современных промышленных адсорбентах (например, в активных углях) в результате соответствующей обработки удается довести общую поверхность пор и капилляров до нескольких сот квадратных метров на 1 г вещества. Наибольшей степени развитие поверхности достигает в коллоидных системах, вследствие чего для них адсорбционные процессы приобретают особо большое значение. [c.26]

При развитом теплоэнергетическом хозяйстве, при большом количестве ТЭЦ окружающее пространство загрязняется дымом. Вследствие высокой дисперсности твердой фазы в дымах очистка их обычными методами (механическими) не может быть обеспечена. Поэтому используются электрические свойства дыма как коллоидной системы. Частицы дымов обладают зарядом, который легко образуется при адсорбции ионов, но заряд этих частиц невелик и может быть разного знака в связи с различным химическим составом частиц. Для очистки дымовых газов используется принцип электрофореза, который проводится при очень больших напряжениях (порядка десятков тысяч вольт). При этом катод, который расположен обычно в середине специальных газовых камер, служит источником сильного потока электронов, ионизирующих газ, благодаря чему частицы дыма получают больший и всегда отрицательный заряд и быстро переносятся к аноду, которым служат стенки камеры. Со стенок камеры масса пыли оседает на дно. [c.177]

Теории, объясняющие коагуляцию лиофобных золей растворами электролитов, можно в основном разделить на две группы теории адсорбционные, исходящие из представлений, что коагуляция обусловливается адсорбцией коллоидными частицами ионов прибавленного электролита, и электростатические, связывающие коагуляцию с изменением размеров и свойств двойного электрического слоя вокруг частиц при повышении концентрации электролита в системе. [c.339]

Так как суммарная поверхность дисперсной фазы очень велика, то, значит, коллоидные системы должны обладать повышенным запасом свободной поверхностной энергии.) Из термодинамики известно, что всякая система стремится самопроизвольно уменьшить свою свободную энергию. Это происходит либо за счет сокращения суммарной поверхности системы (слипание частиц в более крупные агрегаты), либо в результате адсорбции коллоидными частицами веществ, понижающих поверхностное натяжение. [c.12]

Устойчивость гидрофобных золей на основе теории Фрейндлиха длительное время связывалась с величиной адсорбции коагулирующего иона. Однако дальнейшие исследования показали, что эта теория имеет ограниченное значение, поскольку на коагуляцию влияют не только ионы, имеющие заряд, противоположный частице, но и ионы того же знака, а также и молекулы солей. Выяснилось, что необходимо учитывать распределение ионов в диффузном слое мицеллы и -потенциал коллоидной системы. [c.117]

При недостатке потенциалопределяющих ионов или в случае избирательной адсорбции других ионов противоположного знака заряд и потенциал поверхности частиц падают, приближаясь к нулю. В результате снижается потенциальный барьер 11 (см. рис. 46, кривые /, 2). Наступает так называемая нейтрали-зационная коагуляция коллоидной системы. [c.121]

Действие смесей электролитов на коллоидные системы крайне специфично, и явления, ими вызываемые, не подчиняются какому-либо одному закону. При изучении указанных явлений следует исходить из электростатического взаимодействия между ионами в растворе на основе теории сильных электролитов Дебая и Гюккеля. В некоторых случаях на этот процесс накладываются параллельно идущие химические реакции комплексо-образования, явление адсорбции ионов и происходящее при этом изменение -потенциала. Явление, противоположное антагонизму ионов, получило название синергизма-, в этом случае требуется электролитов в смеси меньше для коагуляции, чем при аддитивном их действии. [c.131]

Однако теория Гуи не в состоянии была объяснить перезарядку в коллоидных системах, т. е. обращение знака потенциала по мере прибавления электролита. Эта теория не учитывает специфической адсорбции ионов, т. е. взаимодействия ионов с поверхностью. [c.224]

Коллоидные системы очень широко распространены в природе и технике. Почвы, торф, глины, бактерии, споры и другие частицы биологического происхождения, различные пористые тела, волокнистые материалы, порошки, пыли и туманы — все это объекты коллоидной химии. Такие процессы как дробление, фильтрация, адсорбция — лежат в основе многих производств пищевых продуктов. Используемое в отраслях пищевой промышленности сырье и получаемые продукты питания в большинстве представляют собой или коллоидные системы, или высокомолекулярные вещества. [c.10]

Известно, что водорастворимые полимеры стабилизируют коллоидные системы за счет образования структурированных адсорбционных слоев и увеличения вязкости дисперсионной среды. При адсорбции полимера одновременно на нескольких частицах образуются крупные агрегаты. При низких концентрациях полимера вязкость жидкости мала, что способствует быстрому образованию и оседанию агрегатов (броуновское движение не затруднено), значит, такие дозировки полимера снижают устойчивость системы. На рис. 3.3 показано влияние добавки полиакриламида на дисперсность бентонита. При концентрации 0,01 % ПАА действует как флокулянт, и в системе преобладают крупные (10...40 мкм) агрега- [c.68]

Свойства каждой фазы на ее поверхности иные, чем внутри. Обычно решающее влияние на свойства тела в целом имеют молекулы, расположенные внутри фазы, вследствие их большого преобладания. Но в некоторых случаях, при сильно развитой поверхности (коллоидные системы, пористые и диспергированные тела), соотношение изменяется в пользу молекул, находящихся на поверхности, и поверхностные явления приобретают особое значение. Из них наиболее важны поверхностное натяжение, появление двойного электрического слоя на границе фаз и адсорбция, т. е. способность к повышению и понижению концентрации молекул на поверхности. В первом случае говорят об адсорбции положительной, во втором—об отрицательной. Когда молекулы концентрируются только на поверхности, не проникая внутрь фазы, явление называется чистой положительной адсорбцией. Вещества, проявляющие способность к положительной адсорбции, называются поверхностно-активными. [c.48]

Следует подчеркнуть всю условность термина коллоидная химия . Коллоидные системы представляют собою системы, содержащие в виде дисперсных частиц не молекулы, а агрегаты молекул. Наиболее типичный процесс для коллоидных систем — коагуляция сводится к слипанию этих агрегатов в еще более крупные под действием межмолекулярных, а не химических сил. Другие процессы, характерные для коллоидных систем, (физическая адсорбция, электрофорез и т. д.), такл<е являются в основном физическими или физико-химическими. Лишь при взаимодействии коагулятора со стабилизатором (веществом, находящимся в виде адсорбционного слоя, на поверхности коллоидных частиц и [c.13]

Помимо адсорбции ионов низкомолекулярных электролитов "необходимо рассмотреть адсорбцию коллоидными частицами поверхностно-активных веществ.. Такая адсорбция представляет большой интерес, так как она вызывает изменение всех свойств коллоидной системы, в частности устойчивости ее к действию электролитов, и, следовательно, позволяет расширить наши представления в отношении стабильности и коагуляции коллоидных систем. Кроме того, адсорбция поверхностно-активных веществ дисперсными системами имеет и большое практическое значение. [c.298]

Было изучено влияние на устойчивость и. коагуляцию золей гидрата окиси железа и сульфида мышьяка адсорбции неионогенных поверхностно-активных веществ, дифильные молекулы которых состоят из неполярного углеводородного радикала и полярной полиоксиэтиленовой цепи. В зависимости от интенсивности взаимодействия поверхности коллоидных частиц с дисперсионной средой влияние неионогенных поверхностно-активных веществ на коллоидные системы оказалось различным даже в качественном отношении. Поверхностно-активные соединения при малых их концентрациях в системе не повышали гидрофильности частиц гидрата окиси железа и уменьшали устойчивость гидрозоля к действию [c.298]

К радиационным гетерогенным процессам относят процессц на границе раздела фаз (одна из которых - твердое тело) радиационно-стимулированная адсорбция, радиолиз адсорбированных веществ, радиационный гетерогенный катализ, радиационно-электрохимичес-кие процессы и процессы в водных коллоидных системах. Эта группа процессов является наиболее сложной среди других радиационно-хи-мических процессов, механизм их во многих случаях полностью не раскрыт [18]. [c.195]

Свойства многих порошкообразных материалов, в частности соответствующих строительных материалов, могут существенно изменяться при адсорбции на их поверхности тех или других веществ. На этом основана, например, гидрофобизация цемента при обработке его растворами солей высокомолекулярных органических кислот и др. Почвой адсорбируются различные растворенные вещества из природных вод, П. А. Ребиндер нашел, что адсорбционные процессы могут приводить к понижению прочности некоторых материалов (металлов, горных пород) и это дает возможность интенсифицировать процессы их механической обработки. Коллоидные системы вследствие очень малых размеров частиц -ббладают настолько большой поверхностью раздела, что адсорбционные про цессы развиваются на них особенно интенсивно. [c.376]

Вид адсорбции, когда на твердом адсорбенте адсорбируются преимущественно только ионы одного типа, получил название с п е-цифи ческой адсорбции или адсорбции потенциалопределяющих ионов. В этом случае катионы (или анионы) поглощаются из раствора и необменно фиксируются на поверхности адсорбента, сообщая поверхности свой заряд. Специфическая адсорбция имеет особенно большое значение в коллоидных системах при образовании так называемого двойного электрического слоя. [c.365]

Силами отталкивания могут являться электрические силы, возникающие в результате избирательней адсорбции межфазной поверхностью одного из ионов электролита, пргГсутствующего в системе. Поскольку частицы дисперсной фазы по своей природе одинаковы и адсорбируют всегда определенный ион, все они приобретают электрический заряд одного и того же знака и испытывают взаимное отталкивание, что препятствует сближению их на такие расстояния, где уже могут действовать весьма значительные аттракционные силы. Другой причиной, препятствующей сближению коллоидных частиц до расстояний, на которых начинают превалировать силы сцепления, может явиться образование на поверхности частиц сольватной оболочки из молекул среды. Такая оболочка возникает в результате адсорб ции дисперсной фазой либо молекул среды, либо молекул или ионов третьего компонента (стабилизатора) системы. Помимо этих двух факторов существуют и другие факторы, обеспечивающие агрегативную устойчивость коллоидным системам. Подробно все факторы устойчивости рассмотрены в гл. IX. [c.20]

Несмотря на бесспорную связь между размером частиц и свойствами дисперсной системы, неверно все особенности дисперсной системы объяснять только дисперсностью, как это делал, например, немецкий ученый Во. Оствальд. Исходя из допущения о примате размера частиц над всеми остальными свойствами. Во. Оствальд даже предложил называть науку о коллоидных системах не коллоидной химией, а дисперсоидологией, т. е. учением о дисперсном состояние материи. Советскими учеными, и в первую очередь Н. П. Песковым, было указано, что такой взгляд является односторонним и представляет собою чисто механистический подход. Дисперсоидологйя, сводившая все только к уменьшению или увеличению размера частиц, совершенно не учитывала сложного, в большинстве случаев сопровождающегося адсорбцией, Взаимодействия частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой, а также возможность чисто химических взаимодействий при коагуляции. А между тем эти явления играют весьма важную роль в коллоидных системах. Кроме того, дисперсоидология, рассматривая все дисперсные системы как качественно тождественные и отличающиеся только размером частиц, не может объяснить особые свойства, которыми обладают коллоидные системы и которые отличают их как от молекулярно-дисперсных, так и грубодисперсных систем. [c.23]

Мы рассмотрели строение мицелл, у которых ионогенная часть образуется в результате адсорбции стабилизующего электролита, отличающегося по своей химической природе от вещества дисперсной фазы. В других случаях ионогенная часть мицеллы может образоваться из вещества самого агрегата. Примером такой коллоидной системы может служить достаточно постаревший гидрозоль двуокиси кремния. Поверхность агрегата, реагируя с окружающей его водой, образует метакремневую кислоту HaSiOa, которая и будет являться стабилизатором. Строение мицеллы такого золя, очевидно, следует изображать формулой. [c.244]

Было изучено влияние на устойчивость и коагуляцию золей гидрата окнси железа и сульфида мышьяка адсорбции неионогенных поверхностно-активных веществ, дифильные молекулы которых состоят из неполярного углеводородного радикала и полярной полиоксиэгиленовой цепи. В зависимости от интенсивности взаимоде ствия поверхности коллоидных частиц с дисперсионной средой влияние неиоюгенных поверхностно-активных веществ на коллоидные системы оказалось различным даже в качественном отношении. Поверхностно-активные соединения при малых их концентрациях в системе не повышали гидрофильности частиц гихрата окиси железа и уменьшали устойчивость гидрозоля к действию электролитов. Это, очевидно, связано с промежуточным характером золя Ре(ОН)з, имеющего достаточно гидрофильные частицы. При больших концентрациях иеионогенные поверхностно-активные вещества вызывали коагуляцию золя Ре(ОН)з. [c.298]

Выделение систем с определенным размером частиц в особый класс коллоидных систем не является чисто формальным. Высокая дисперсность придает веществам новые качественные признаки повышенную реакционную способность и растворимость, интенсивность окраски, светорассеяние и т. п. Резкое изменение свойств вещества с повышением дисперсности связано с быстрым увеличением суммарной поверхности раздела между частицами и средой. Большая поверхность раздела создает в коллоидных системах большой запас поверхностной энергии Гиббса, который делает коллоидные системы термодинамически неустойчивыми, чрезвычайно реакционноспособными. В этих системах легко протекают самопроизвольные процессы, приводящие к снижению запаса поверхностной энергии адсорбция, коагуляция (слипание дисперсных частиц), образование макроструктур и т. п. Таким образом, самые важные и неотъемлемые черты всякой дисперсной системы — гегетрогенность и [c.365]

Однако теория Гуи не в состоянии была объяснить перезарядку в коллоидных системах, т. е. обращение знака потенциала по мере прибавления электролита. Эта теория не учитывает специфической адсорбции ионов, т. е. взаимодействия ионов с поверхностью металла, а также не принимает во внимание дискретного строения внутренней (обращенной к металлу) обклад- ки двойного слоя. [c.203]

В некоторых случаях при прибавлении к золю электролитов происходит перезарядка коллоидных частиц, т. е. перемена знака их электрического заряда. Явление это обусловлено избирательной адсорбцией одного из прибавляемых ионов уже после достижения изоэлектрической точки, т. е. состояния системы, вызывающего разряжение коллоидных частиц. Например, если положительно заряженный гидрозоль окиси железа вливать в раствор NaOH, то происходит усиленная адсорбция коллоидными частицами ионов ОН, причем избыток последних (сверх количества, необходимого для разряжения) сооби1ает частицам отрицательный заряд. Состав мицеллы такого отрицательного гидрозоля окиси железа может быть выражен общей формулой л Ре2Оз-г/Н2О 20Н + гЫа". Вследствие перезарядки частиц многие коллоиды, коагулирующие при прибавлении небольших количеств электролитов, в присутствии высоких концентраций тех же самых электролитов не коагулируют. [c.617]

Снижение поверхностной знергии, а значит более устойчивое (юстояние системы, как об этом у ке говорилось в гл. И практикума, возможно либо в результате уменьн1ения поверхности (коагуляция), либо в результате уменьшения поверхностного натяжения за счет адсорбции третьего компонента стабилизатора на границе раздела фаз (стабилизация). Следовател1.но, присутствие в системе стабилизатора может обеспечивать постоянство размера частиц и является необходимым условием существования коллоидной системы. [c.95]

Второй раздел включает коллоидные системы, их сооЙ1 тва и методы их получения, адсорбцию, коллоидные рлстворы, грубо- и коллоидноднсиерсные системы, растворы высокомолекулярных со(. ДинениП. голи. [c.2]

Среди дисперсных систем коллоидные растворы занимают промежуточное положение между суспензиями и истинными растворами диаметр распределенных частичек в жидкой фазе коллоидного раствора колеблется от 1 до 100 ммк. Коллоидные растворы могут быть получены двумя различными- методами дисперсионным (уменьшением величины частиц более грубых дисперсных систем) и конденсационным (увеличением величины частиц истинных растворов, обладающих молекулярной или ионной дисперсией вещества). Коллоидные растворы называются также золями. В отличие от истинных растворов коллоидные растворы являются оптически неоднородными системами, так как световые лучи в них подвергаются светорассеянию этим объясняется опалесценция коллоидных растворов (различные окраски в отраженном и проходящем свете), что служит отличительным признаком коллоидных систем. Так как величина частиц коллоидного раствора одного и того же вещества колеблется в широких пределах, то окраска этих растворов может быть различной. Для коллоидных растворов характерны все явления, происходящие на поверхности раздела двух фаз, особенно процесс поглощения различных веществ на поверхности (адсорбция). Одним из продуктов адсорбции из растворов могут быть молекулы растворителя, в частности воды. Коллоидные системы, в которых частички неспособны взаимодействовать с дисперсионной средой (в частности, с водой), а следовательно, и не могут в ней растворяться, называются лиофобными (гидрофобными). Например, к гидрофобным коллоидам относятся коллоидные металлы, сульфиды. Лиофильные коллоиды характеризуются тем, что дисперсная фаза взаимодействует с дисперсионной средой и способна в ней растворяться. Если дисперсионной средой служит вода, коллоиды называются гидрофильными (например, желатин, клей и др.). Частички коллоидного раствора, помимо молекул воды, могут адсорбировать на своей поверхности ионьь [c.244]

Существование двойного электрического слоя (ДЭС) ионов и скачка потенциала на границе раздела двух фаз играет важную, а иногда — основную роль не только в адсорбции понов и ионном обмене, но и во многих других явлениях, важных для теории и практики. К ним относятся электродные процессы, электрокапил-лярные и электрокинетические явления, процессы переноса вещества и энергии через коллоидные системы, поляризационные явления, происходящие при этом, и наконец, явления, связанные с электростатическим взаимодействием коллоидных частиц, определяющим в значительной степени устойчивость дисперсной системы. Все эти феномены, к знакомству с которыми мы переходим, оказываются взаимосвязанными посредством ДЭС. Для выражения этой связи мы вводим термин, появившийся последнее время в литературе, — э л е к т р о п о в е р х н о с т н ы е явления. Этим общим термином мы обозначаем все следствия, имеющие своей причиной существование ДЭС на поверхности раздела фаз. Круг их настолько обширен, что часть из них, непосредственно не связанная с дисперсными системами, рассматривается в электрохимии, в физике твердого тела, в геофизике и других дисциплинах. Однако несомненно, что обобщенное изучение всех следствий существования ДЭС должно составить предмет физической химии дисперсных систем и поверхностных явлений. [c.192]

Коллоидным системам свойственна агрегативная неустойчивость, преодолеваемая лишь путем адсорбции ионов или молекул на частицах дисперсной фазы. Таким образом, агрегативно-устойчивая коллоидная система, в принципе, должна состоять из трех компонентов диспергированных чаетиц, среды и стабилизатора. [c.294]

Подобные системы, строго говоря, лиофобные, в которых при малой растворимости вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде мала и энергия взаимодействия частиц в контакте и , очень близки по свойствам к истинно лиофильным коллоидным системам и могут быть названы псевдолиофильными . Анализ влияния различных факторов, в частности адсорбции ПАВ, на взаимодействие коллоидных частиц свободнодисперсных систем в контакте служит теоретической основой управления устойчивостью лиофобных дисперсных систем. [c.243]

Ясно, что формирование остаточной нефти в промытых зонах определяется также свойствами самой нефти. Компонентный состав, дисперсное строение, содержание тяжелых фракций, наличие полярных асфапьтено-смолистых вешеств являются факторами, влияющими на структурно-механические свойства капель и пленок нефти и на межфазное натяжение. В частности, содержание и структура асфагть-тенов и смол имеет принципиальное значение для процесса вытеснения, поскольку именно в этих компонентах сосредоточена большая часть полярных и поверхностно-активных веществ, оказывающих стабилизирующее воздействие на коллоидные системы и усиливающих адсорбцию нефти на поверхности породы. [c.33]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология