Теория коллоидных систем

Согласно общепринятой мицеллярной теории строения коллоидных растворов, золь состоит из двух частей мицелл и интерми-целлярной жидкости. Мицелла — это структурная коллоидная единица, т. е. частица дисперсной фазы, окруженная двойным электрическим слоем. Интермицеллярной (т, е, межмицеллярной) жидкостью называют дисперсионную среду, разделяющую мицеллы, в которой растворены электролиты, неэлектролиты и ПАВ, являющиеся стабилизаторами коллоидной системы. Частицы дисперсной фазы лиофобных золей имеют сложную структуру, которая зависит от условий получения золей. [c.396]

Молекулярная теория находит подтверждение в ряде фактов и наблюдений. Во-первых, определение молекулярных весов в раа-бавленных растворах полимеров методами, прямо указывающими молекулярный вес частиц (например, методом светорассеяния), однозначно показало отсутствие в таких растворах мицелл, т. е. частиц, состоящих из агрегатов молекул. Во-вторых, растворение высокомолекулярного вещества, как и растворение низкомолекулярных соединений, идет самопроизвольно, часто с выделением тепла. Например, достаточно желатин внести в воду, а каучук в бензол, чтобы через некоторое время без какого-либо вмешательства извне образовался раствор полимера в растворителе. При диспергировании же вещества до коллоидного состояния, как известно, требуется затрата энергии на преодоление межмолекулярных сил. В-третьих, растворы полимеров термодинамически устойчивы и при соответствующих предосторожностях могут храниться сколь угодно долго. Коллоидные растворы, наоборот, термодинамически неустойчивы и способны стареть. Это объясняется тем, что при растворении полимеров всегда образуется гомогенная система и свободная энергия уменьшается, как, и при получении растворов низкомолекулярных веществ, либо за счет выделения тепла в результате взаимодействия полимера с растворителем, либо за счет увеличения энтропии. При получении же гетерогенной коллоидной системы ее свободная энергия всегда возрастает в результате увеличения поверхности дисперсной фазы. В-четвертых, растворение высокомолекулярных соединений не требует присутствия в системе специального стабилизатора. Лиофобные же золи не могут быть получены без специального стабилизатора, придающего системе агрегативную устойчивость. Наконец, растворы полимеров находятся в термодинамическом равновесии и являются обратимыми системами к ним приложимо известное правило фаз Гиббса. [c.434]

Исследование броуновского движения и диффузии в коллоидных системах не только дало многое для понимания природы дисперсных систем и установления общности молекулярно-кинетических свойств этих систем и систем молекулярной дисперсности, но и явилось доказательством правильности молекулярно-кинетиче-ской теории в целом. Теория броуновского движения, созданная Эйнштейном и Смолуховским, подтвердила реальное существование молекул как раз в то время, когда по этому вопросу развернулась ожесточенная дискуссия, поднятая Вильгельмом Оствальдом и другими представителями энергетической школы, советовавшими избегать пользоваться понятиями атома и молекулы, поскольку, по их мнению, за этими слонами не кроется объективная реальность. [c.65]

Коллоидная химия, подобно физической химии, занимает пограничную область между физикой и химией. До начала XX в. наука о коллоидах содержала, главным образом, описание свойств высокодисперсных систем и методов приготовления коллоидных растворов. Изучение свойств коллоидов и накопление большого экспериментального материала показали, что коллоидные системы не укладываются в обычные рамки физи-ки и химии. Для объяснения накопленных материалов были созданы различные гипотезы и теории, а также специальные методы исследования высокодисперсных систем (ультрамикроскопия, нефелометрия, ультрафильтрация, электронная микро-роскопия, осмометрия, вискозиметрия и т. д.). Это обстоятельство показало, что учение о коллоидах целесообразно выделить в специальную науку. [c.7]

Изучение молекулярно-кинетических явлений важно по двум причинам. Одна из них— экспериментальная проверка основных положений молекулярно-кинетической теории. Коллоидные, системы в этом отношении являются прекрасным объектом исследования, так как с помощью ультрамикроскопа можно следить за движением отдельной частицы. Вторая причина — использование получаемых результатов для решения практических задач определения размеров и массы частиц и макромолекул, фракционирования систем и др. Рассмотрение молекулярно-кинетических свойств начнем с диффузии. [c.135]

Экспериментальная проверка и применение. Экспериментальное исследование опалесценции коллоидных систем осуществляют либо путем измерения интенсивности света, рассеянного под данным углом, либо по ослаблению проходящего света. Первый метод часто называют нефелометрией, а соответствующие ему приборы — нефелометрами. Устройства, используемые во втором методе, представляют собой обычные фотометры. В случае сильно разбавленных золей изометрических, достаточно малых, непроводящих бесцветных или слабоокрашенных частиц результаты измерений могут быть интерпретированы в рамках теории Рэлея. В качестве переменных используются длина волны света, угол, под которым измеряется рассеянный свет, разбавление (концентрация) золя, а также поляризация рассеянного света. Интенсивность рассеянного и проходящего света определяется визуальными сравнительными методами или с помощью фотометров и фотоэлектрических умножителей. С целью устранения эффекта флуоресценции используют то обстоятельство, что длина волны флуоресценции всегда повышена по сравнению с длиной волны рассеянного света. Поэтому, если при визуальном измерении рассеянного света использовать красный свет, эффект флуоресценции будет исключен. Так как интенсивность рассеянного света сильно зависит от угла наблюдения, то в исследованиях необходимо использовать очень узкий пучок света, а измерения производить при сильном диафрагмировании. К сожалению, эти требования, далеко не всегда выполнимые, вносят довольно большие сложности в изучение рассеяния света коллоидными системами и требуют тщательного обдумывания эксперимента. Желающим заниматься этими исследованиями мы рекомендуем ознакомиться с приборами новейшей конструкции. [c.26]

Технологическое обеспечение данного способа требует серьезной научной проработки, так как, несмотря на достаточно большую библиографию по коллоидным свойствам нефти и продуктов ее переработки, экспериментальные и теоретические работы разных школ и направлений не систематизированы и не обобщены теорией, позволяющей априорно получить нужный результат в сложнейшей коллоидной системе из продуктов первичной и вторичной переработки нефти [3, И, 13-20]. [c.5]

Нефть и нефтепродукты в определенных условиях представляют собой типичные коллоидные системы, называемые нефтяными дисперсными системами (НДС), исследование которых необходимо для квалифицированной организации процессов их добычи, транспорта и переработки. Многообразие и специфика вопросов, возникающих при исследовании нефтяных дисперсных систем, аномалии в их поведении обусловили необходимость рассмотрения НДС в специальном разделе науки — физико-химической механике нефтяных дисперсных систем и разрабатываемой на этой базе теории регулируемых фазовых переходов в нефтяных системах. Исследования проводятся по нескольким самостоятельным, но взаимосвязанным направлениям, имеющим следующие целевые задачи [c.9]

Следует указать некоторые условия применимости молекулярно-кинетической теории к коллоидным системам. Во-первых, коллоидная система рассматривается как частный случай истинного раствора с достаточно крупными молекулами растворенного вещества, где дисперсионная среда играет роль растворителя, а дисперсная фаза — растворенного вещества. При этом сделано допущение об отсутствии межмолекулярных взаимодействий на поверхности коллоидных частиц. [c.18]

Далее рассматриваются некоторые основные явления, связанные с молекуляр-но-кинетической теорией, позволяющие оценить сущность процессов, происходящих в коллоидных системах, анализировать их дисперсность и распределение частиц дисперсной фазы по размерам. [c.18]

В нашем курсе мы не можем рассматривать теорию флуктуаций. Отметим лишь, что применительно к коллоидным системам эта теория позволяет вычислить вероятность различных численных концентраций в микрообъемах, а также найти тот промежуток времени, через который данная концентрация снова повторится в выделенном объеме. Это время обычно весьма резко возрастает с увеличением отклонения концентрации от среднего значения. Так, расчеты показывают, что в 1 мл газа при нормальных условиях отклонение численной концентрации на 1 % может произойти через 10 ° лет, т. е. практически невозможно. Однако абсолютной невозможности осуществления подобного события все же нет, что характерно для второго начала термодинамики, носящего статистический характер. [c.66]

В рассмотренных выше теориях образования коллоидных систем в результате процессов конденсации основное внимание уделялось образованию достаточно малых частиц как условию, обеспечивающему коллоидной системе седиментационную устойчивость. Однако для получения длительно существующих коллоидных систем одного этого условия недостаточно, сис-геме необходимо еще придать агрегативную устойчивость. На это особое внимание обратил еще Н. П. Песков. Он правильно указал на несостоятельность взглядов некоторых исследователей, считавших, что для получения золя необходимо лишь раздробить дисперсную фазу в дисперсионной среде до частиц, отвечающих коллоидным размерам. [c.231]

Молекулярно-кинетическая теория рассматривает коллоидные системы как частный случай истинных растворов дисперсную фазу — как растворенное вещество, дисперсионную среду — как растворитель. Это позволяет вполне удовлетворительно объяснить явления осмоса, диффузии,, седиментационного равновесия и другие неспецифические свойства коллоидов (т. е. свойства, не связанные с проявлением молекулярных взаимодействий на поверхности коллоидных частиц). [c.19]

Существенно, что как химическая, так и физическая теории строения мицеллы приводят к одним и тем же выводам, а именно к тому, что ионы электролита — стабилизатора препятствуют дальнейшему росту кристаллика, сообщают ему заряд и тем самым способствуют агрегативной устойчивости коллоидной системы. [c.242]

В соответствии с теорией набухание тем больше, чем меньше концентрация раствора электролита, и процесс прекращается, когда концентрация одновалентного симметричного электролита достигает некоторого предела — порядка 0,1 М. Однако более распространены в природе и технике коллоидные системы, частицы которых имеют более или менее округлую форму. Взаимодействие (например, сила отталкивания F) двух сферических частиц радиусом г на близком расстоянии ho может быть вычислено приближенно по формуле [c.276]

Было также показано, что описанные в литературе случаи положительного привыкания на самом деле являются результатом случайных ошибок или погрешностей опыта при тщательно проведенном эксперименте всегда наблюдается отрицательное привыкание, что согласуется с теорией. Положительное привыкание может иметь место лишь в тех немногих случаях, когда электролит при очень малых концентрациях вызывает пептизацию коллоидной системы. [c.304]

Прибавление электролитов согласно теории снижает не общий заряд коллоидной системы (как это предполагалось в адсорбционной теории), а только величину -потенциала до критического значения (см. рис. 39, стр. 95), при котором золь теряет устойчивость и коагулирует. По изменению толщины диффузного слоя в зависимости от концентрации электролита и валентности ионов были подсчитаны соотношения порогов коагуляции, подтверждающие эмпирическое правило Шульце — Гарди. Несовершенство теории Мюллера состоит в том, что она совсем не учитывает адсорбционный эффект внедрения ионов в штерновский слой и не обосновывает значение критического потенциала (ем. гл. IV, 2, 6). [c.117]

Молекулярно-кинетическая теория, первоначально разработанная для газов, а затем распространенная на молекулярные или ионные растворы, применима к коллоидным системам и растворам высокомолекулярных соединений. [c.135]

Базируясь на основных положениях этой теории, Ефремов и Нер-пин рассмотрели вопрос о природе сил, приводящих к гелеобразованию в коллоидных системах. [c.95]

Указанные закономерности изменения диэлектрической постоянной в зависимости от частоты (дисперсия диэлектрической постоянной) сильно идеализированы, так как не учитывается возможность взаимодействия между диполями. Если предположить, что внутреннее поле в системе может быть расположено по Лоренцу, то описанную картину можно объяснить на основе теории Дебая. Однако необходимо подчеркнуть, что отсутствие взаимодействия между диполями и расчет внутреннего поля по Лоренцу в коллоидных системах предполагать нельзя. Следовательно, применение теории Дебая к подобным системам принципиально может привести только к первому, грубому приближению. Количественные выводы, сделанные на основании такого применения теории Дебая, не могут быть достоверными. Более того, явление дисперсии может быть и для дисперсных систем, частички которых не обладают дипольным моментом. Таким образом, дисперсия осуществляется не только по механизму Дебая. Но выводы из применения теории Дебая довольно широко распространены и поэтому необходимо рассмотреть их подробней. [c.108]

В 1906—1908 гг. коллоидная химия получила дальнейшее развитие и с теоретической стороны. Смолуховский (1906 г.) и Эйнштейн (1908 г.) разработали теорию броуновского движения и диффузии в коллоидных системах, а Перрен, Свед-берг и Ильин экспериментально подтвердили теории Эйнштейна и Смолуховского. [c.8]

Второе условие применимости молекулярно-кинетической -теории к коллоидам следующее в единице объема коллоидного раствора должно содержаться достаточно большое число частиц, чтобы к ним можно было применить законы статистики. Коллоидные системы ведут себя как истинные растворы с весьма крупными молекулами растворенного вещества. [c.20]

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]

В дальнейшем выяснилось, что ассоциации могут подвергаться также одноименно заряженные Hotibi, обладающие большими р ззмерами и малыми зарядами, как, папример, ионы органических красителей, пикраты, перхлораты и др. Очевидно, что в этом случае за ассоциацию ответственны не кулоновские, а близкодействующие, в частности дисперсионные, силы. Эти силы не учитываются теорией Дебая — Гюккеля, и ее приложимость к таким — переходным к коллоидным—системам должна быть весьма ограниченной, что подтверждается опытными данными. [c.98]

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]

Существование двойного электрического слоя на поверхности коллоидных частиц служит основным фактором устойчивости ионостабилизированных (лиофобных) золей. Как уже отмечалось, современная физическая теория устойчивости и коагуляции ионостабилизированных коллоидных систем основана на учете межмолекулярного притяжения и электростатического отталкивания, действующих между частицами золя. Согласно этой теории, коллоидная система устойчива в том случае, когда благодаря силам электростатического отталкивания (которые появляются при сближении коллоидных частиц и взаимном перекрытии их диффузных ионных атмосфер) возникает энергетический барьер, не позволяющий частицам подойти на расстояние, где преобладают силы молекулярного притяжения. Снижение энергетического барьера приводит к коагуляции системы. Полная энергия взаимодействия определяется алгебраической суммой энергии молекулярного притяжения и электростатического отталкивания. [c.135]

Согласно электростатической теории, коллоидная система представляет собой следующее. Вокруг частицы имеется двойной электрический слой, одна часть которого прочно связана с частицей. За этим слоем, благодаря электростатическим силам заряженной частицы, действующим отталкивающе на однозначно заряженные ионы и притягивающе на противоположно заряженные ионы, получается слой ионов, в котором будут преобладать ионы противоположного с частицей знака. Такому распределению ионов с противоположным зарядом препятствует температурное движение ионов, энергия которого приблизительно одного порядка с энергией кулоновских сил (сил электрического взаимодействия). Под действием двух этих сил образуется своего рода ионная атмосфера вокруг частицы, в которой будут преобладать ионы с зарядами, противоположными заряду частицы. Например, в случае отрицательно заряженной частицы AsaSs вблизи самой частицы будет находиться ярочный слой Н+-ионов, не уравновешивающий полностью ее заряда. За этим слоем диффузный слой Н+-ионов, [c.263]

Полученные данные подтверждают возможность распространения физической теории на первую стадию коагуляции латексов электролитами. Константа сил ван-дер-ваальсова притяжения частиц в этой коллоидной системе, как следует из полученных [28— 30] данных, зависит ог степени насыщенности адсорбционных оболочек до состояния их, близкого к насыщению [41]. [c.257]

В настоящее время отсутствует законченная теория расчета сил отталкивания за счет адсорбционных слоев, хотя некоторые работы Парфи-та указывают на возможность их учета для твердых частиц коллоидной системы. Думанским показано, что наступлению коагуляции дисперсий предшествует уменьшение количества связа1шой воды пептизация же [c.9]

Основным технологическим процессом получения товарных битумов является окисление кислородом воздуха тяжелых нефтяных остатков [31—33]. В течение 130 лет, т. е. со времени первого применения этого процесса и до наших дней, идет совершенствование режима технологии и техники производства окисленных бптумов. Сравнительно небольшая часть работ посвящена изучению химизма процесса. Тем не менее, и в настоящее время многие вопросы теории химизма и кинетики производства окисленных битумов остаются неясными. Сложность, многообразие п непостоянство состава и свойств исходного сырья, все расширяющиеся области применения и связанные с этим различные требования потребителей к качеству и ассортименту выпускаемых сортов окисленных битумов обусловливают многие трудности в технологии и режиме их производства. Как исходное сырье (тяжелые нефтяные остатки), так и готовая товарная продукция (окисленные битумы) представляют собою сложные коллоидные системы, состоящие из многокомпонентных гетерогенных в физическом и химическом отношении смесей, высокомолекулярных составляющих нефти, крайне недостаточно изученных. Поэтому задача равномерного распределения кислорода в массе сырья и управления процессами окисления его крайне сложна и сопряжена с рядом технических трудностей. [c.132]

Если в уравнениях (IV. 59) и (IV. 60) вместо частичной концентрации V дисперсной фазы записать давление газа, то получается известная в молекулярно-кинетической теории барометрическая формула Лапласа, характеризуюш,ая распределение давления газа по высоте. Вывод формулы (IV. 60) дан, исходя из чисто методических соображен1И1, хотя теиерь, когда уже известно, что коллоидные системы (золи) подчиняются законам молекулярно-кинетической теории, можно было написать ее сразу ио аналогии с формулой для давления газа. Вывод уравнения Лапласа можно сделать и исходя из распределения Больцмана прн равновесном состоянии системы число частиц, обладающих энергией Е, пропорционально фактору Больцмана [c.214]

Тип и свойства структур, образующихся в коллоидных системах, зависят от характера сил взаимодействия между частицами. Согласно теории етруктурообразования все структуры в коллоидных системах разделяются на два типа коагуляционные и конденсационно-кристал-лизационные. В основу этой классификации положена потенциальная кривая взаимодействия частиц, вытекающая из теории ДЛФО (см. рис. 46). [c.187]

При объяснении диэлектрических свойств некоторых коллоидных систем удачной оказалась только теория поляризации поверхности раздела. Возможно, другие теории дают разумные объяснения результатов, но большинство из них остаются на стадии феноменологических объяснений или гипотез. Как отмечено (см. стр. 404), соотношение между диэлектрическими свойствами жидкостей или растворов, состоящих из полярных молекул, и суспензий сферических частиц все еще ни теоретичЪски, ни экспериментально не освещено. Дальнейшие исследования необходимы для определения критериев границ применения электрических методов в коллоидных системах. [c.412]

Положения молекулярно-кинетической теории применимы к системам, включающим частицы с размерами, достаточно малыми для возможности их участия в тепловом броуновском движении. Установлено, что размеры таких частиц имеют значения от 1 мкм и менее, то есть характерны для коллоидных и некоторых микрогетероген-ных систем. Число частиц, содержащихся в единице объема коллоидной системы, должно быть достаточным для возможности применения законов статистики. [c.18]

Для изучения связи размеров и числа надмолекулярных частиц в коллоидных системах используют метод спектра мутности. В основу метода положены результаты теории Ми [50], получившие развитие в работах Кленина с сотрудниками [51]. Достоинством метода является возможность получения информации с помощью простой экспериментальной техники, когда ограничены предварительные сведения о струк- [c.83]

Если анизометрические частицы малы и расположены хаотически, то рассеяние света можно использовать для оценки их эффективного размера. В случае больших частиц расчет сильно осложняется ввиду сложности самой теории. Действительные размеры и форма частиц могут быть определены двумя способами путем исследования рассеяния света на ориентированных частицах с последующей обработкой полученных данных с помощью соответствующих уравнений или с использованием явления деполяризации света коллоидными системами, наиболее детально изученного в работах Кришнана (1935—1939 гг.) (с помощью второго способа оценивается анизометричность частиц). Как уже отмечалось, согласно теории Рэлея, свет, рассеянный под углом 90°, полностью поляризован в вертикальной плоскости (в предположении, что направление падающего света и направление наблюдения лежат в горизонтальной плоскости). Однако, если частицы имеют несферическую (анизометрическую) форму, направление индуцированных диполей не будет совпадать с направлением электрического поля, и в свете, [c.28]

На основании приведенных рассуждений следует сделать заключение, что сольватация может обеспечивать устойчивость лиофобных, в частности гидрофобных, коллоидных систем только в особых случаях или может служеть фактором, дополняющим действие электрических сил. К этому следует добавить, что даже когда роль сольватации для устойчивости коллоидной системы несомненна, строгий учет этого фактора весьма затруднен ввиду отсутствия количественной теории сольватации. [c.283]

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ — термодинамически устойчивое состояние веще-стпа, промежуточное по своим свойствам между жидким состоянием и кристаллическим. На диаграмме состояния Ж- к. всегда имеют четкую замкнутую область устойчивого существования. Известно около 3000 органических веществ, способных к образованию Ж- к. Молекулы этих веществ имеют удлиненную форму, а наличие боковых ответвлений сокращает область существования Ж. к. Для Ж. к. известны две структурные формы существования 1) нематическая форма, при которой молекулы вытянуты параллельно друг другу, и 2) смектическая форма, в которой молекулы образуют слои, располагаясь перпендикулярно к плоскости этих слоев. Некоторые коллоидные системы, например водные растворы мыл, дают образования типа Ж. к., называемые лиотропными. По мере увеличения количества растворителя система становится сначала смектической, затем нематической и, наконец, переходит в изотропную жидкость. В смектических мыльных растворах молекулы мыла образуют двойные слои, обращенные полярными группами к воде, выполняющей роль прослойки между этими двойными слоями. Наличие такой структуры объясняет моющее действие мыльных растворов. Исследование Ж- к. имеет важное значение для теории строения вещества и представляет большой интерес для техники, био-логин медицины. [c.97]

Каковы основные положения теории устойчивости и коагуляции коллоидных систем по Дерягину—Ландау Сравните потенциальные кривые (в координатах энергия взаимодействия — расстояние для устойчивой коллоидной системы и системы астабилизованной. [c.440]

К лиофильным коллоидным системам относят растворы высокомолекулярных соединений, которые одновременно проявляют и некоторые свойства истинных растворов. Высокомолекулярные соединения принадлежат к другому уровню организаиии вещества — уровню макромолекул. Таким образом, между лиофильными и лиофобными коллоидными системами имеются не менее принципиальные различия и с точки зрения теории строения вещества. [c.157]

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]

Представление о том, что каменные угли (их органическая часть) в основном являются природными полимерами, в настоящее время общепринято. Природа же бурых углей остается предметом исследований. Еще сравнительно недавно гооподствовавшая в этом вопросе теория была целиком связана с представлениями о коллоидном строении бурых углей. В частности, сторонники этой теории утверждали, что наличие в составе углей гелифицированного (витренизированного) вещества подтверждает то, что бурые угли являются коллоидными системами. Однако допускалось, что мицеллы, представляющие структурные элементы углей, шарообразны и состоят из гуминовых ядер и окружающих их битумов. [c.262]

Коллоидная система является статистической системой, и парное взаимодействие частиц не может полностью охарактеризовать ее свойства. Одним и тем же поверхностным силам в зависимости от начальной концентрации коллоидного раствора могут соответствовать различные состояния системы. Следовательно, в теории агрегативной устойчивости наряду с рассмотрением поверхностных сил (геобходимо учитывать статистические аспекты дисперсных систем 1г, в частности, кинетику коагуляции. [c.96]