Возникновение и особенности структур в коллоидных системах

ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУР В КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМАХ [c.315]

Согласно теории диссипативных систем и теории бифуркаций Пригожина, возникновение упорядоченной структуры из беспорядка означает неожиданное и резкое отклонение поведения системы от соответствующей термодинамической ветви, скачкообразное изменение свойств, получившее название "бифуркация". Возникновение бифуркаций связано с флуктуациями - беспорядочным, чисто случайным явлением, которое проявляется в определенных условиях и вызвано специфическими молекулярными свойствами микроскопических составляющих, т.е. тем, что по определению не учитывается равновесной термодинамикой и линейной неравновесной термодинамикой. В равновесных системах флуктуации симметричны, обратимы, случайны и образуют сплошной фон. Их эволюция может быть ограниченной и кратковременной, а поэтому они, как правило, не влияют на свойства системы. Известным исключением является флуктуация плотности, определяющая броуновское движение коллоидной частицы и классическое релеевское рассеяние света гомогенной средой. Общий характер равновесных процессов, в которых отсутствуют бифуркации, не зависит от особенностей внутреннего строения и взаимодействий микроскопических частиц. Именно благодаря этому обстоятельству равновесная термодинамика обладает единым теоретическим базисом - универсальной теорией, не учитывающей внутренних свойств элементарных составляющих и, следовательно, справедливой для всех процессов такого рода, и поэтому может строиться как наука исключительно на аксиоматической основе. [c.92]

Растворы полимеров при течении обнаруживают ряд аномалий, природа которых легко может быть объяснена после того, как определены особенности механических свойств самих полимеров. Как известно, растворы полимеров обладают структурной вязкостью и не подчиняются закону вязкости Ньютона. Обычно эти аномалии пытаются объяснить возникновением структур в коллоидных растворах. Однако, хотя структурообразование безусловно существует в коллоидных системах, оно не является единственной причиной упомянутых аномалий. Очень часто, в случае растворов полимеров, эти эффекты вызваны проявлением релаксационных свойств полимерных. молекул в растворе. [c.88]

Возникновение пространственных структур и резкое изменение в связи с этим реологических свойств высококонцентрированных дисперсных систем в свою очередь приводит к проявлению ряда специфических особенностей таких систем, существенно отличающих их от разбавленных коллоидов [8]. Если в разбавленных коллоидных системах нижний предел дисперсности определяется размером частиц дисперсных фаз, начиная с которого они могут участвовать в тепловом броуновском движении [9—12], то в вы- [c.11]

В жидкостях возможно возникновение структур, отвечающих установлению ближнего порядка и дальнего порядка. Особенна важно, что при малых величинах энергии теплового движения сравнительно с энергией химической связи в л<идких средах и растворах можно наблюдать целый ряд последовательных состояний, ведущих от простой почти механической смеси компоиентов к системам с четко выраженными взаимодействиями между компонентами. Эти взаимодействия приводят в некоторых случаях к образованию единой системы, в которой нет каких-либо изолированных областей (таковы, например, жидкие металлы), а иногда к возникновению большей или меньшей гетерогенности (растворы, содержащие сольватированные ионы, макромолекулы, коллоидные частицы). [c.236]

Структуры, аналогичные ПКС, образуются из глобулярных ассоциатов в растворах высокомолекулярных электролитов. Это объясняется общностью закономерностей действия ионно-электростатических (равновесных и неравновесных) и молекулярных сил в дисперсных системах и в растворах полиэлектролитов. Сферические коллоидные частицы можно в первом приближении считать моделями заряженных глобулярных ассоциатов, особенно если учесть возможность возникновения у последних суммарных жестких дипольных мо- [c.86]

Броуновским суперпарамагнетизмом называют явление намагничивания магнитньгх коллоидов путем ориентации самих частиц вместе с вмороженным в их тело магнитным моментом. При подходящих условиях зависимость намагниченности от напряженности поля одинакова как при неелевском, так и при броуновском парамагнетизме. Вместе с тем имеются и существенные качественные различия в поведении систем с твердой и жидкой средой. Неоднозначно влияние температуры на магнитную восприимчивость твердых магнитных коллоидов. С одной стороны, согласно формуле (3.9.105), повышение температуры облегчает вращательную диффузию и тем самым увеличивает магнитную восприимчивость коллоидной системы. Но с другой стороны, это ведет к уменьшению значения аргумента функции Ланжевена в формуле (3.9.104) и к уменьшению восприимчивости. Температурная зависимость восприимчивости (намагниченности) твердых магнитных коллоидов является одним из способов нахождения константы анизотропии или размера магнитных частиц. При достаточно низкой температуре вращательная диффузия магнитных моментов практически отсутствует (магнитные моменты вмораживаются в кристаллическую решетку частицы). Это ведет к потере суперпарамагнетизма и к появлению магнитно-жестких свойств — способности вещества сохранять приобретенную в магнитном поле намагниченность и после выключения поля. Благодаря такой особенности некоторые вещества (например, глина с примесью оксидов железа, красный кирпич) сохраняют в себе отпечаток геомагнитного поля, действовавшего на них в моменты повышенной температуры (при остывании вулканической породы, при последнем протапливании печи или при пожаре и т. д.). На магнитной памяти веществ основан палеомагнетизм — наука о магнитном поле Земли в геологически отдаленные времена. В структуре дисперсных материалов зашифрованы также сведения о физико-химических условиях их возникновения, и это относится не только к магнитным дисперсным системам. Наличие магнитных свойств дает не только дополнительную информацию об условиях возникновения материала, но и дополнительные средства расшифровки его структурного состояния. Осадочные горные породы в свое время сформировались при свободной коагуляции и оседании частиц в сильно разбавленных взвесях морей и океанов. Они представляют собой своеобразную летопись геологических эпох, которая пока еще полностью не расшифрована. [c.668]

КОАГУЛЯЦИЯ (от лат. oagulum — сгусток) — слипание частиц в дисперсных и особенно коллоидных системах с образованием более или менее крупных агрегатов. К., если она зашла далеко, приводит к образованию хлопьев, выпадающих в осадок (или всплывающих), в резул ,тате чего число взвешенных частиц в дисиергной системе становится незначительным. К. также может привести к возникновению снлогапой, хотя и рыхлой, пространственной структуры — коагуляционной структуры геля (коагеля, см. также Структурообразование в дисперсных системах). [c.304]

Вероятно, процесс образования вторичных структур протекает на основе уже имеющихся в растворе пачечных образований, аналогичных роям, обнаруживаемым в низкомолекулярных жидкостях. Но эти рои или пачки не следует идентифицировать с коллоидными частицами, поскольку растворы полимеров являются термодинамически равновесными системами. Однако 1ШД0 напомнить, что рои, достигающие довольно больших размеров, существуют продолжительное время. Благодаря этому они могут являться теми первичными структурными элементами, из которых строятся все более сложные структуры. В зависимости от условий эти первичные структуры — пачки цепей — могут быть более или менее регулярными, от чего будет зависеть характер образующихся в дальнейшем вторичных структур. Поэтому благодаря возможности образования регулярных по строению и одинаковых по размеру структурных единиц можно получить и единичные кристаллы. Условия возникновения единичных кристаллов особенно благоприятны в монодисперспых системах. [c.154]

Рассматривая структурную организацию ЭП как набор постепенно усложняющихся подсистем (структурных элементов), обладающих ограниченной автономностью, когда изменение структуры данной подсистемы связано с поведением остальных подсистем [3], целесообразно выделить следующие уровни структурной организации молекулярный, топологический, надмолекулярный [1] и микроуровень (коллоидно-дисперсный уровень организации системы [4, 5]). Для каждого уровня характерны свой набор элементов структуры, относительное взаимное их расположение и характер взаимодействия, а следовательно, свой характер тепловой и других форм движения [6]. Поэтому описание полимеров на всех уровнях структурной организации не может быть полным без учета подвижности соответствующих структурных элементов, что связано с их классификацией по стабильности [6]. Это особенно важно при рассмотрении надмолекулярной структуры. Для некристаллических (аморфных) состояний (а именно это — состояние, свойственное ЭП) характерно возникновение структур флукту-ационного характера, т. е. термодинамически неустойчивых, с ограниченным временем жизни т (т — мера кинетической стабильности флуктуационных структур). Кинетически стабильными можно считать те структурные элементы, время жизни которых превышает длительность исследуемого процесса [6]. Структурные элементы, способные перемещаться, получили название кинетических единиц. [c.38]