Устойчивость высокодисперсных систем

Процесс оседания коллоидных частиц в растворе называется седиментацией. Способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц по всему объему называется седи-ментационной, или кинетической устойчивостью. Высокодисперсные системы (газы, истинные растворы) обладают большой кинетической устойчивостью и, наоборот, грубодисперсные кинетически неустойчивы, так как частицы практически не могут осуществлять тепловое движение. Коллоидные системы занимают между ними промежуточное положение. [c.124]

Термодинамика микрогетерогенных систем. Изложенные выше представления недостаточны для того, чтобы объяснить все термодинамические свойства дисперсных систем. Это особенно заметно в переходной области дисперсности, где осуществляется непрерывный переход от гетерогенных систем к системам молекулярной степени дисперсности. В соответствии с тем, что было сказано выше, при повышении дисперсности, т. е. при увеличении числа частиц и уменьшении их размеров, возрастает полная межфазная поверхность, а вместе с ней и полная поверхностная энергия. Иными словами, чем более высокодисперсна система, тем дальше она от состояния равновесия и, следовательно, тем более термодинамически неустойчива. Но в то же время известно, что состояния с максимальной (молекулярной) степенью дисперсности термодинамически устойчивы. [c.89]

В отличие от растворов и систем с молекулярной степенью дисперсности лиофобные золи имеют ограниченную устойчивость. Неустойчивость грубодисперсных суспензий связана главным образом со значительной скоростью оседания их частиц под действием силы тяжести. В более высокодисперсных системах броуновское движение достаточно интенсивно, чтобы предотвратить оседание, но с течением времени устойчивость и этих систем нарушается вследствие возникающих в них изменений, приводящих к укрупнению частиц. Когда размеры частиц становятся достаточно большими, они оседают, и дисперсная фаза отделяется от дисперсионной среды. [c.192]

Такие опыты были проведены автором и сотрудниками на молекулярно-гладких шариках (г 1 мм) стеклянных, метилированных, покрытых производными целлюлозы и др. в средах разной полярности, от воды до углеводородов, включая и фторированные соединения. Табл. 1 охватывает крайние случаи, которые можно охарактеризовать как проявление полной лиофобности, отвечающее коагуляции в соответствующей высокодисперсной системе, и как проявление полной лиофильности (например, метилированное стекло в гептане), отвечающее пептизации и образованию устойчивого золя в соответствующей высокодисперсной системе. В табл. 2 [c.304]

Если раздробленное вещество доведено до размеров молекулярного состояния (1-10 мм), такие высокодисперсные системы очень устойчивы, не разделяются при сколь угодно долгом стоянии. Эти системы общеизвестны и называются молекулярными или истинными растворами, обычно просто растворами [c.14]

Грубодисперсные системы (например, пыль или суспензия песка в воде) седиментационно неустойчивы и оседают, так как частицы их тяжелы и практически не могут осуществлять теплового (броуновского) движения. Наоборот, высокодисперсные системы (газы, истинные растворы) обладают высокой кинетической устойчивостью, так как им свойственны тепловое движение и способность к диффузии. Коллоидные системы (аэрозоли, лиозоли) по устойчивости занимают промежуточное положение. [c.69]

Устойчивые высокодисперсные, концентрированные эмульсии получают понижением пограничного натяжения почти до нуля, что ведет к образованию самопроизвольных или, как их иногда называют, критических эмульсий. Получающиеся эмульсии относятся к классу лиофильных коллоидных систем и являются равновесными, термодинамически устойчивыми. Происходящее в процессе самопроизвольного диспергирования некоторое возрастание поверхностной энергии компенсируется увеличением энтропии системы в связи с более равномерным распределением в ней вещества дисперсной фазы. [c.160]

Образование зародышей возможно при условии, когда Сг>с . Из пересыщенного раствора может быть получена высокодисперсная система только в том случае, если скорость образования зародышей намного больше, чем скорость их роста У2, т. е. У >У2-В противном случае образуются крупные частицы, которые не обладают кинетической устойчивостью и выпадают в осадок. [c.411]

Важным типом коллоидных систем являются эмульсии — высокодисперсные системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда являются жидкостями. Образование таких систем возможно при нерастворимости или очень ограниченной растворимости одной жидкости в другой. В зависимости от условий каждая из фаз может быть либо дисперсионной средой, либо дисперсной фазой. Например, из масла и воды могут быть получены эмульсии двух типов масло в воде и вода в масле . Агрегативная устойчивость эмульсий повышается введением специальных веществ — эмульгаторов, адсорбирующихся на поверхности капель и препятствующих пх слиянию — коалесценции. [c.425]

Из (5.26) следует, что высокодисперсные системы менее устойчивы и поэтому более реакционноспособны, чем низкодисперсные, и тогда [c.121]

Седиментационная устойчивость высокодисперсных коллоидных систем связана с диффузией и броуновским движением, а агрегативная — с изменением степени дисперсности (см. гл. II). Самопроизвольное уменьшение дисперсности особенно наглядно проявляется в системах с жидкими поверхностями раздела фаз. Это так называемая коалесценция, т. е. слияние капелек или пузырьков в эмульсиях, пенах и туманах. В коллоидных системах с твердой дисперсной фазой такое соединение частиц протекает гораздо сложнее. [c.112]

Интересным примером коагуляционных процессов является возникновение иловых почв в дельтах рек. Наиболее примечательна в этом отношении дельта Нила, образующегося в результате слияния двух рек — Белого и Голубого Нила. Воды Белого Нила, берущего начало в болотах центральной Африки, несут большое количество органических (гуминовых) веществ, частично защищающих минеральные частицы. Эта высокодисперсная система является благодаря защитному действию гуматов весьма устойчивой, и воды Белого Нила на всем его протяжении характеризуются значительной мутностью. Голубой Нил, стекая с горных хребтов Эфиопии, содержит (вследствие размывания горных пород) большое количество минеральных солей, вызывающих коагуляцию и осаждение гидрофобных минеральных частиц. [c.266]

Поскольку аэрозоли являются агрегативно неустойчивыми системами, их разрушение всецело связано с кинетической устойчивостью (см. раздел ХП1. I). В связи с проблемами газоочистки понятие кинетической устойчивости (сформировавшейся при рассмотрении спонтанного процесса разрушения коллоидов) нуждается в обобщении применительно к рассмотрению процессов принудительного разрушения. Кинетическая устойчивость сводится к седиментационной лишь тогда, когда дисперсные частицы от дисперсионной среды отделяются в процессе седиментации, т. е. в случае грубодисперсных систем. В противоположном предельном случае высокодисперсных аэрозолей частичная концентрация падает за счет броуновской диффузии частиц к поверхности коллектора. Именно этот спонтанный процесс контролирует кинетическую устойчивость в высокодисперсных системах. [c.352]

Возникновение иловых почв в дельтах рек также связано с коагуляционными процессами. Так, дельта Нила образуется в результате слияния двух рек — Белого и Голубого Нила. Воды Белого Нила, вытекающие из болот, несут много органических веществ, частично защищающих минеральные частицы. Благодаря защитному действию гуматов высокодисперсная система весьма устойчива, и воды Белого Нила на всем его протяжении характеризуются значительной мутностью. Голубой Нил, стекая с горных хребтов Эфиопии, содержит много минеральных солей, вызывающих коагуляцию и осаждение гидрофобных минеральных частиц, поэтому воды Голубого Нила совершенно прозрачны. После слияния двух рек вода Нила продолжает оставаться мутной, так как концентра- [c.340]

Согласно данному в гл. IV определению, к лиофобным дисперсным системам относятся грубо- и высокодисперсные системы, термодинамически неравновесные вследствие значительного избытка свободной поверхностной энергии, связанного как с наличием высокоразвитой поверхности раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды, так и со сравнительно большими значениями межфазного натяжения сг. Этот избыток поверхностной энергии обусловливает принципиальную неустойчивость лиофобных дисперсных систем, т. е. протекание в них различных процессов, ведущих к уменьшению дисперсности и в конечном итоге к разрушению дисперсных систем — их разделению на макроскопические фазы. Скорость протекания этих процессов разрушения лиофобных дисперсных систем и их устойчивость определяются природой, фазовым состоянием и составом дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также дисперсностью и концентрацией дисперсной фазы. Устойчивость дисперсных систем может меняться в очень широких пределах от практически полной их неустойчивости (когда время существования дисперсных систем составляет секунды и доли секунд) до практически полной устойчивости (когда заметные изменения состояния систем наблюдаются лишь за геологические промежутки времени). [c.239]

Разбавленные эмульсии, как правило, являются высокодисперсными системами, размер частиц которых близок к коллоидным. Благодаря возможному образованию на поверхности капелек разбавленных эмульсией двойного ионного слоя и очень низкой частичной концентрации, такие эмульсии агрегативно устойчивы. [c.225]

Коллоидная химия — это физико-химия гетерогенных высокодисперсных систем и-высокомолекулярных систем. Коллоидные системы имеют чрезвычайно большое биологическое и народнохозяйственное значение. Гетерогенные высокодисперсные системы обладают агрегативной устойчивостью только в присутствии стабилизатора (ионного или молекулярного) растворы высокомолекулярных веществ являются термодинамически устойчивыми молекулярными гомогенными системами. По структуре частиц системы первого рода состоят из осколков трехмерных и двухмерных кристаллических и аморфных тел, образующих в инертной среде поверхности раздела фаз они получаются методами диспергации и конденсации-агрегации к ним относятся, например, гидрозоли металлов, металлоидов, гидроокисей и сульфидов металлов, дисперсии высокополимеров. [c.27]

Синтетические латексы представляют собой более высокодисперсные системы, чем натуральный латекс. Частицы синтетических латексов меньше и более однородны по размерам, чем частицы натурального латекса (0,05 мкм в синтетических латексах, 0,15—14 мкм в натуральном). Благодаря высокой дисперсности синтетические латексы обладают рядом преимуществ по сравнению с натуральным латексом большей устойчивостью, лучшей диффузионной способностью и т. д. [c.262]

При интенсивных режимах барботажа и в высокодисперсных системах газ — жидкость закономерности движения отдельных пузырей или капель нарушаются, поэтому они не описывают группового движения пузырей и капель. При интенсивных режимах течения газожидкостных систем в результате динамического взаимодействий фаз, приводящего к дроблению и коалесценции пузырей и капель, образуются энергетически наиболее устойчивые пузыри [c.160]

Существование поверхностей раздела является обязательным признаком гетерогенных систем. Особые свойства и строение пограничных меж-фазных слоев, обладающих в высокодисперсных системах большой свободной поверхностной энергией, в значительной степени определяют поведение таких систем, их агрегативную и кинетическую устойчивость. Величина межфазной поверхности зависит от размера частиц дисперсной фазы — чем меньше размер частиц, тем больше удельная поверхность и тем сильнее влияние поверхностных явлений на свойства системы. [c.52]

Наличие двойного электрического слоя на поверхности частиц и особенности его строения играют важную роль не только в процессе формирования и сохранения устойчивости коллоидных систем, но и определяют присущие высокодисперсным системам электрокинетические свойства — потенциалы протекания (течения) и седиментации, явления электрофореза и электроосмоса. [c.135]

В этом смысле коллоидные дисперсные системы являются необратимыми системами. Таковы основные черты первого типа коллоидных систем, которые характеризуются, по Пескову, как гетерогенные высокодисперсные системы, обладающие агрегативной устойчивостью только в присутствии стабилизатора. [c.15]

Рассмотрим теперь чистый воздух — систему молекулярной степени дисперсности. Молекулы газа находятся в беспрерывном движении и способны к диффузии. Результатом такой диффузии будет то, что в отличие от первой системы газ не будет падать на землю, а находясь в постоянном поле тяжести, будет распределяться около земли слоем вполне определенной толщины. В такой высокодисперсной системе частицы также испытывают тенденцию оседать на землю, однако этому препятствует диффузия поэтому между диффузионной способностью и силой земного тяготения установится вполне устойчивое состояние подвижного равновесия. Такую систему можно характеризовать как вполне кинетически устойчивую. [c.65]

Если раздробленное вещество доведено до размеров молекулярного раздробления (1-10 мм), такие высокодисперсные системы очень устойчивы, не разделяются при сколь угодно долгом стоянии. [c.19]

Таковы основные черты первого типа коллоидных систем, которые характеризуются, по Пескову, как гетерогенные высокодисперсные системы, обладающие агрегативной устойчивостью только в присутствии стабилизатора. [c.14]

Поэтому как гетерогенные высокодисперсные системы, так и высокомолекулярные системы, различаясь в природе устойчивости, обладают рядом общих свойств. Такие важные процессы, как установление равновесия при поглощении ионов электролитов или нейтральных молекул (электрохимическое, сольватационное равновесие и др.), зависят лишь от природы и плотности расположения ионогенных или полярных групп, но не от того, находятся ли эти группы на дисперсной частице или макромолекуле, возникли ли они путем адсорбции из раствора или диссоциации групп на поверхности. [c.15]

Гетерогенные высокодисперсные системы обладают агрегативной устойчивостью только в присутствии стабилизатора (ионного или молекулярного) растворы высокомолекулярных веществ являются термодинамически устойчивыми молекулярными гомогенными системами. [c.24]

Под устойчивостью дисперсной системы понимают способность дисперсной фазы сохранять состояние равномерного распределения в дисперсионной среде. При отсутствии внешних воздействий положение частиц дисперсной фазы в среде определяется их броуновским движением, которое придает распределению хаотический, равномерный характер, и действием силы тяжести, увлекающей частицы на дно. Под влиянием этих двух направленных противоположно воздействий частицы золя и высокодисперсной суспензии распределяются по закону, выраженному следующим уравнением (Смолуховский, Перрен) [c.179]

При рассмотрении устойчивости высокодисперсных систем, стабилизироваши>1х диффузными ионными слоями, следует переходить от энергии на единицу поверхности площади пленки к общей энергии взаимодействия частиц и сопоставлять высоту барьера с энергией теплового движения кГ. Чтобы воспользоваться решением для шюскопараллельных поверхностей, введем некоторую эффективную площадь контакта частиц Тогда высота барьера для частиц может быть выражена как А При сильно развитой диффузной части двойного электрического слоя максимум может быть достаточно велик по сравнению с к Г и энергетический барьер оказьшается практически непреодолимым. Увеличение концентрации электролита приводит к постепенному снижению и затем исчезновению энергетического барьера. Условием потери системой агрегативной устойчивости можено считать < кГ. Критическое условие полной потери [c.313]

Как видно из определения, к коллоидным системам относятся два основных типа систем. Первому типу — гетерогенным высокодисперсным системам — соответствует первый указанный ранее тип укрупнения частиц путем образования трехмерных и двухмерных структур в инертной среде он характеризуется наличием развитой поверхности раздела. Условие высокодисперсности отделяет коллоидные системы от грубых, быстро оседаюпщх суспензий и порошков с низкой кинетической устойчивостью. Ввиду наличия частиц со свободной поверхностной энергией, коллоидные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми, потому что стремление этой энергии к уменьшению приводит к агрегации частиц (см. четвертую главу). Частицы не слипаются, т. е. оказываются агрега-тивно устойчивыми лишь при условии, что на их поверхности за счет свободной поверхностной энергии адсорбируются молекулы или ионы третьего компонента системы или стабилизатора. Однако агрегативная устойчивость этих частиц имеет индуцированный характер, и по истечении достаточного промежутка времени (путем рекристаллизации и др.) процесс слипания неизбежно наступает. В этом смысле коллоидные дисперсные системы являются необратимыми системами. Таковы основные черты первого типа коллоидных систем, которые характеризуются, по Пескову, как гетерогенные высокодисперсные системы, обладающие агрегативной устойчивостью только в присутствии стабилизатора. [c.15]

Наибольший успех теории дальнодействующих поверхностных ил электростатической и молекулярной природы связан с тем обстоятельством, что на ее основе оказалось возможным количественно объяснить устойчивость лиофобных коллоидов и роль электролитов в их дестабилизации. Лиофобные золи — зто коллоиды, частицы которых относительно слабо взаимодействуют с молекулами дисперсионной среды. Их взаимодействие поэтому может быть сведено к силам электростатического отталкивания, возникающим при перекрытии ионных атмосфер, и силам дисперсионного взаимодействия. Это было предположено уже в статье Кальмана и Вильштетера [1] и положено в основу теории медленной коагуляции слабо заряженных и высокодисперсных коллоидов одного из авторов [2, 3] данной монографии. Практически нулевая скорость коагуляции обеспечивает лгрегативную устойчивость дисперсной системы, т. е. устойчивость ло отношению к процессам агрегирования. [c.259]

Как видно из определения, к коллоидным системам относятся два основных типа систем. Первому типу — гетерогенным высокодисперсным системам — соответствует первый указанный ранее тип укрупнения частиц путем образования трехмерных и двухмерных структур в инертной среде он характеризуется наличием развитой поверхности раздела. Условие высокодисперсности отделяет коллоидные системы от грубых, быстро оседающих суспензий и порошков с низкой кинетической устойчивостью. Ввиду наличия частиц со свободной поверхностной энергией, коллоидные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми, потому что стремление этой энергии к уменьшению приводит к агрегации частиц (см. четвертую главу). Частицы не слипаются, т. е. оказываются агрегативно устойчивыми лишь при условии, что на их поверхности за счет свободной поверхностной энергии адсорбируются молекулы или ионы третьего компонента системы или стабилизатора. Однако агрегативная устойчивость этих частиц имеет индуцированный характер, и по истечении достаточного промежутка времени (путем рекристаллизации и др.) процесс слипания неизбежно наступает. [c.15]

Способность дисперсных систем к С. является критерием их седиментационной устойчивости. В то время как грубодиснерсиые системы седимептационно неустойчивы, высокодисперсные системы вследствие броуновского движения частиц дисперсной фазы практически пе оседают. В таких системах наблюдается седиментационное равновесие, характеризующееся распределением частиц по высоте слоя, согласно барометрич. формуле, описывающей закон равновесного распределения взвешенных одинаковых частиц по высоте. Явление С. широко используется в технике при классификации порошков и обогащении полезных ископаемых, атакже в ряде других произ-в и осуществляется с помощью отстойников, классификаторов, сепараторов и других приспособлений. С. высокодисперсных частиц проводится в технике с помощью центробежных машин при ускорениях, во много раз превышающих земное ускорение силы тяжести. [c.388]

Имеется в виду довольно устойчивый высокодисперсный гидрозоль серы, получаемый по методу Раффо и являющийся системой, переходной между лиофобными и лиофильными золями. [c.211]