Факторы стабилизации дисперсных систем

Дисперсные системы, у которых удельная межфазная поверхностная энергия превышает а , термодинамически неустойчивы и могут существовать длительное время только тогда,когда частицы защищены от слипания (коагуляции) и слияния (коалесценции) адсорбционно-сольватными слоями. Именно они определяют устойчивость большинства реальных дисперсных систем. Для жидких границ раздела действует особый кинетический фактор стабилизации — возникающие при сближении капелек или пузырьков локальные разности поверхностных на- [c.7]

Из коллоидной химии известно, что любая дисперсная система обладает агрегативной и кинетической устойчивостью, которые, в свою очередь, зависят от наличия факторов стабилизации и дестабилизации дисперсной системы. Наличие и действие указанных факторов определяется физикохимическими и электрокинетическими свойствами компонентов, входящих в дисперсную систему. Таким образом, целесообразно предварительно рассмотреть современное состояние и основные положения теории устойчивости коллоидных систем с жидкой дисперсионной средой во внешних электрических полях. [c.6]

Таким образом, из всех факторов стабилизации дисперсной системы в присутствии лигносульфонатов кальция в статических условиях при наложении механических колебаний и увеличении интенсивности все большую роль приобретает собственно адсорбционный слой лигносульфонатов кальция, а значит, прочность его фиксации на поверхности частиц твердой фазы. Роль этого фактора в статических условиях также существенна, что, в частности, показано на примере наполненных полимерных систем [79]. [c.223]

При достаточно высоких концентрациях ПАВ, обеспечивающих насыщение поверхности твердой фазы (вторая и третья области), происходит стабилизация дисперсной системы, В регулировании этого процесса помимо указанных факторов значительна роль характера и размера надмолекулярных образований в растворе ВМ ПАВ. При этом важно, чтобы последние обеспечивали образование в растворе структуры, что лучше достигается для полифункциональных ПАВ. Положение максимума на кривой свойства дисперсных систем — концентрация раствора ПАВ может смещаться в ту или иную сторону в зависимости от сродства твердой фазы к воде чем гидрофильнее дисперсная фаза, тем больше смещение положения максимума в сторону роста концентрации [201. [c.200]

Аэрозоли, наоборот,— наиболее неустойчивые системы. В них легко происходит агрегация (слипание), так как в системах с газообразной дисперсной средой взаимодействие между поверхностью частиц и средой отсутствует, и факторы стабилизации дисперсности не могут играть значительной. роли. В смысле седиментационной устойчивости аэрозоли также находятся в неблагоприятных условиях они сравнительно легко седиментируют вследствие малой вязкости среды и значительного различия в плотности вещества дисперсной фазы и дисперсионной среды. [c.220]

Как известно, наиболее мощным фактором стабилизации дисперсных систем, в том числе и в динамических условиях, является структурно-механический фактор. В соответствии с представлениями П. А. Ребиндера агрегативная устойчивость дисперсных систем, стабилизованных ПАВ, в статических условиях обеспечивается высокой вязкостью и механической прочностью адсорбционного слоя ПАВ и лиофильностью его наружной части [4, 26]. В динамических условиях, как указано в [15], механизм обеспечения устойчивости дисперсной системы с помощью ПАВ иной. Действительно, экспериментально установлено, что система, устойчивость которой в статических условиях обеспечена структурно-механическим барьером, может потерять устойчивость в динамических условиях [15]. Возможным объяснением этого явления служит лиофобно-лиофильная мозаичность поверхности частиц, т. е. наличие на них областей, свободных от адсорбционного слоя. В динамических условиях увеличивается вероятность соприкосновения частиц по лио-фобным участкам, что и приводит к потере устойчивости. [c.22]

В отличие от лиофильных систем, лиофобные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми и требуют специальной стабилизации. В настоящее время различают три фактора устойчивости лиофобных дисперсных систем [c.160]

Таким образом, устойчивость лиофобных коллоидов в большинстве случаев изменяется параллельно с изменением -потенциала, поэтому величина -потенциала представляет собой важнейший электростатический фактор стабилизации данной дисперсной системы. [c.434]

Термодинамическая устойчивость тонких прослоек дисперсионной среды хотя и является более сильным стабилизующим фактором, чем кинетическое действие адсорбционных слоев, однако в ряде случаев она недостаточна для стабилизации дисперсных систем, особенно в водной дисперсионной среде. Как правило, термодинамический фактор достаточен лишь для разбавленных дисперсных систем, так как с ростом концентрации растет число возможных соударений частичек дисперсной фазы. Концентрированные дисперсные системы можно стабилизовать лишь образованием на их частичках гелеобразно структурированных адсорбционных слоев лиофильных коллоидов и полуколлоидов. [c.89]

Таким образом, адсорбционные макромолекулярные слои являются весьма сильным фактором стабилизации, обеспечивая устойчивость дисперсной системы даже при очень высоких концентрациях дисперсной фазы. Наряду со структурно-механическими свойствами (высокая вязкость и прочность), стабилизирующее действие этих слоев обусловлено и другими причинами. [c.261]

Под агрегативной устойчивостью следует понимать способность системы противостоять процессам, ведущим к уменьшению свободной энергии поверхностей раздела частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой. Увеличение размеров частиц, ведущее к уменьшению поверхности, может осуществляться в результате изотермической перегонки, коалесценции (слияния частиц) и коагуляции (агрегирования частиц при слипании) [54]. Основным процессом изменения дисперсности для суспензий и золей является коагуляция. Для нее необходим непосредственный контакт поверхностей частиц (по крайней мере на расстоянии молекулярного взаимодействия), поэтому тепловое движение является важным фактором стабилизации, особенно для свободнодисперсных систем. [c.41]

Сильнейшим фактором стабилизации, позволяющим получать весьма устойчивые дисперсные системы, является структурномеханический барьер, возникающий в результате адсорбции на поверхности низко- и высокомолекулярных ПАВ. При этом качестве стабилизаторов могут выступать даже слабые ПАВ, но способные к образованию гелеобразных структур в адсорбционном слое. В частности, многие природные полимеры - глюкозиды, белки, производные целлюлозы, обладающие в пределах молекулы участками с разной гидрофильностью, относят к группе так называемых защитных коллоидов. [c.42]

Выше неоднократно отмечалось, что лиофобные дисперсные системы, вследствие большого избытка свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз, являются термодинамически неустойчивыми по сравнению с соответствующими макрогетерогенными системами. Вместе с тем многие лиофобные дисперсные системы могут быть агрегативно устойчивы и сохранять эту устойчивость сколь угодно долго. В таких системах действуют те или иные факторы, способствующие стабилизации. В данном параграфе рассмотрены термодинамические и кинетические факторы стабилизации дисперсных систем, причем некоторые из этих факторов здесь только названы, а подробно описаны в отдельных параграфах. [c.253]

Проблема устойчивости дисперсных систем давно привлекала и продолжает привлекать внимание широких кругов исследователей. Проблема устойчивости дисперсных структур, к сожалению, значительно менее изучена. Являясь разновидностью дисперсных систем и обладая избытком свободной поверхностной энергии, дисперсные структуры представляют собой неравновесные, не вполне устойчивые системы. Сохранение их пористости и высокоразвитой поверхности требует наличия особых факторов стабилизации, в первую очередь — структурно-меха-нических. [c.33]

Коагуляция аэрозолей и осаждение аэрозольных частиц. Аэрозоли — неустойчивые дисперсные системы, в которых интенсивное броуновское движение вызывает уменьшение концентрации частиц. Они не имеют факторов стабилизации, характерных для лиозолей. Однако во многих случаях скорость их естественной коагуляции недостаточна, а распределение частиц в пространстве нежелательно. Это в первую очередь относится к отходящим газам промышленного производства. Для очистки газов увеличивают число соударений частиц, применяя звуковые колебания частотой 1—10 кГц. Иногда скорость коагуляции повышают, вводя в систему с газовой дисперсной фазой другой аэрозоль с более крупными частицами. Крупные частицы служат ядрами конденсации, на которых скапливаются мелкие частицы коагулируемого аэрозоля. [c.190]

В современных теориях устойчивости дисперсных систем особое место зани мает структурно-механический барьер, концепция которого предложена П. А. Ре биндером и который включает термодинамические и кинетические факторы, сио собные обеспечить неограниченно высокую стабилизацию дисперсных систем Структурно-механический барьер реализуется в дисперсных системах со структурированными межфазными слоями, которые формируются в результате адсорбции из растворов поверхностно-активных, особенно высокомолекулярных, соединений и твердых эмульгаторов на межфазных границах различной природы. Такие стабилизирующие слои по сути являются двухмерным твердым телом (по своим реологическим характеристикам) и имеют либо гелеобразную, либо кристаллическую структуру. Показана приложимость теории долговечности к межфазным адсорбционным слоям высокомолекулярных стабилизаторов. [c.256]

Коллоидные системы — многокомпонентные, гетерогенные и дисперсные системы, агрегативно неустойчивые при отсутствии фактора стабилизации. [c.19]

Между коллоидными частицами действуют силы притяжения и отталкивания. Устойчивость или неустойчивость дисперсной системы обеспечивается балансом сил притяжения и отталкивания. При преобладании первых происходит агрегация, при преобладании вторых коллоидный раствор стабилен во времени. Устойчивость дисперсии зависит от многих факторов, и в первую очередь от химической природы поверхности частиц. Чаще всего между дисперсными частицами действуют молекулярные силы или силы Ван-дер-Ваальса (силы притяжения), электростатические силы (большей частью это силы отталкивания, хотя в некоторых особых случаях они могут вызвать и притяжение), силы отталкивания поверхностных молекулярных сольватных слоев (структурные силы) и силы взаимодействия адсорбированных макромолекул (обычно это также силы отталкивания). Молекулярные силы притяжения и электрические силы отталкивания являются универсальными они действуют во всех случаях, даже при преобладании других сил взаимодействия. Структурные силы и силы отталкивания адсорбированных макромолекул более специфичны первые действуют только вблизи лиофильных или лиофилизированных (например, за счет адсорбции поверхностно-активных веществ) поверхностей, вторые — при наличии достаточно протяженных адсорбционных слоев высокомолекулярных соединений. В зависимости от природы сил отталкивания, преобладающих в данной системе, выделяют различные механизмы стабилизации или факторы устойчивости дисперсий — электростатический, мо-лекулярно-сольватационный (структурный), стерический (энтропийно-энтальпийный). [c.8]

Теория эмульгирования была в значительной мере развита в работах А. В. Бромберга, А. А. Трапезникова и Л. Я. Кремнева [24—36], которые развили представления П. А. Ребиндера о структурно-механическом факторе устойчивости дисперсных систем. Согласно существующим представлениям, эмульгирование рассматривается как процесс, состоящий из двух стадий. На первой стадии в результате механического воздействия возникают одновременно оба типа эмульсий, т. е. образуются как капельки масла в воде, так и капельки воды в масле. Второй стадией является стабилизация одного из образовавшихся типов эмульсии присутствующим в системе эмульгатором. Тип образующейся эмульсии зависит от условий избирательного смачивания, имеющих место в процессе эмульгирования, а также от природы эмульгатора. [c.9]

Для раскрытия механизма действия полиэлектролитов на дисперсные системы и сознательного управления процессами флоккуляции и стабилизации необходимо оценить, какой из этих факторов доминирует в каждом случае, каков их удельный вес в обеспечении устойчивости коллоидного раствора. [c.34]

Суспензиями называются микрогетерогенные системы, в которых дисперсная фаза твердая, а дисперсионная среда жидкая. Другими словами, суспензии представляют собой взвеси порошков в жидкостях. Суспензии седиментационно неустойчивы частицы их оседают под действием силы тяжести. Однако седиментационно неустойчивая суспензия может быть как агрегативно устойчивой (частицы ее могут оседать каждая в отдельности, не коагулируя), таки агрегативно неустойчивой частицы ее, оседая, сцепляются под действием молекулярных сил и образуют агрегаты-хлопья оседание проходит очень быстро. Агрегативную устойчивость суспензии приобретают тогда, когда их частицы покрыты сольватными оболочками, т. е. оболочками, состоящими из молекул дисперсионной среды. Такие оболочки препятствуют сцеплению частиц, являясь (для разбавленных суспензий) фактором стабилизации. [c.138]

Для увеличения агрегативной устойчивости дисперсной системы необходимо уменьшить фактор интенсивности—поверхностное натяжение а, сохраняя неизменной суммарную поверхность раздела между фазами (фактор емкости Д5 в уравнении д/ =аД5). Эту роль в стабилизации концентрированных эмульсий и суспензий выполняют эмульгаторы в виде поверхностноактивных веществ. Как известно (стр. 68 и 78), поверхностноактивные вещества, проявляя положительную адсорбцию, снижают межфазное поверхностное натяжение а. Если к тому же поверхностно-активный эмульгатор представляет собою электролит, то стабилизирующее его действие вследствие избирательной ионной адсорбции одновременно усиливается и за счет образования двойных электрических слоев вокруг частиц эмульсии. [c.249]

В связи с этим встает вопрос о взаимоотношениях в процессе старения между факторами стабилизации и поверхностной энергией, как фактором агрегации. При этом можно сделать ряд более или менее достоверных допущений. Можно предположить, что уже в самый момент возникно вения коллоидной системы стабилизационные силы не целиком уравновешивают силы аттракционные, и тогда по причине недостаточности первых наблюдается медленная агрегация и, следо вательно, постепенное уменьшение степени дисперсности. Но такое допущение в качестве общего правила маловероятно, ибо при этом становится совершенно непонятным само возникновение коллоидных систем. Следовательно, хотя бы в момент возникновения стабилизационные силы, разъединяющие частицы, должны быть большими, чем силы аттракционные. [c.313]

Для стабилизации эмульсий растворимых масел широко применяют мыла органических аминов, соли сульфоновых и нафтеновых кислот [33]. Стабилизирующее действие этих веществ связано по крайней мере с двумя факторами наведением электрического заряда и образованием адсорбционного защитного слоя на частицах дисперсной фазы. При диспергировании твердых частиц поверхностно-активными веществами оба эти фактора проявляются далеко не всегда. В дисперсных системах, содержащих поверхностно-активные вещества, образование защитной пленки определяется в основном сольватацией поверхности частиц. [c.30]

Если размер частиц, из которых нужно построить ядра мицелл, меньше 10 см (т. е. меньше ядер мицелл), обращаются к методам конденсации. Доводя получаемую дисперсную фазу до требуемой степени дисперсности (10 —10 см), необходимо также связать ее при помощи тех или иных факторов стабилизации с дисперсионной средой. Лишь при этом условии полученная коллоидная система будет агрегативно устойчивой во времени и не будет подвергаться процессу быстрой коагуляции. [c.227]

Большую роль в устойчивости коллоидных систем играет молекулярно-адсорбционная стабилизация, особенно в неводных системах, где частицы дисперсной фазы, не имея электрического заряда подвергаются лишь действию сил притяжения. Стабилизировать такие системы можно только ослаблением действия этих сил, которое достигается в результате образования вокруг коллоидных частиц защитных слоев. Получают защитный слой путем адсорбции. Адсорбция — это процесс изменения концентрации вещества на границе раздела фаз, в данном случае на поверхности коллоидных частиц. Коллоидная частица, выступающая как сорбент (поглотитель), окружается слоем поверхностно-активных веществ и высокомолекулярных соединений, которые, обладая упругостью и высокой механической прочностью, препятствуют сближению и слипанию частиц. Образование таких защитных слоев называют структурно-механическим фактором стабилизации, а вещества-стабилизаторы — защитными коллоидами. [c.102]

Сформулировать условия стабилизации полимерных пен, представляющих собой гетерогенную систему вязкая жидкость — газ, весьма трудно, так как нет соответствующих экспериментальных данных. Можно только попытаться провести аналогию между механизмами стабилизации таких пен и пен системы вода—газ. Для дисперсной системы вода—газ рассматривается стабилизующее действие адсорбционных слоев, обусловленное по современным представлениям каждым из трех следующих факторов [c.174]

Один из наиболее эффективных способов стабилизации силикатных и алюмосиликатных суспензий (аэросил, бентонит, каолин и т. п.) — химическое модифицирование их поверхностей, приводящее к гидро-фобизации и появлению стерического фактора устойчивости [27, 28]. Теория и практика модифицирования гидрофильных частиц для получения олеодисперсных систем на их основе выросли в крупное направление коллоидной химии [29—32]. Дисперсные системы на основе дифильных молекул представлены растворами поверхностно-активных веществ (ПАВ) [32]. При достаточно высокой концентрации они образуют мицеллярные растворы, свойства которых будут рассмотрены ниже. [c.166]

Другие факторы. На процессы коагуляционной очистки сточных вод значительное влияние могут оказывать электрические и магнитные поля, ультразвуковые колебания и др. Так, наложение электрического и магнитного полей может приводить к снижению устойчивости дисперсной системы [118, с. 14 154, с. 26]. Ультразвуковые колебания также при определенных условиях могут обусловливать снижение устойчивости дисперсных систем и особенно устранение адсорбционно-сольватного и структурно-механических факторов стабилизации эмульсий типа масло — вода [155]. [c.99]

Для сохранения агрегативной устойчивости в течение длительного времени лиофобные системы, к которым относятся и лакокрасочные материалы, должны быть стабилизированы. Основным фактором стабилизации концентрированных дисперсий является образование защитных адсорбционно-сольватных слоев ПАВ или полимеров на поверхности частиц твердой дисперсной фазы, причем это условие одинаково необходимо для стабилизации систем как с водной, так и с органической дисперсионной средой [5, с. 5—8]. [c.115]

Вся эта совокупность факторов воздействия существенно осложняет возможность надежной стабилизации поверхности частиц Поэтому необходимо учитывать и по-возможности реализовать комплекс методов повышения стабильности дисперсной системы, не ограничиваясь применением только одного вида индивидуальных ПАВ, как это предлагалось ранее. [c.164]

Как известно, наиболее сильным фактором стабилизации концентрированных дисперсных систем является структурно-ме-ханический барьер. Его образуют длинноцепочечные мылоподобные вещества, длинноцепочечные неионогенные ПАВ и полимеры, высокодисперсные твердые частицы. Адсорбционные слои из таких веществ обладают повышенной вязкостью и прочностью. Чтобы в объеме системы, стабилизированной высокомолекулярными ПАВ, образовалась коагуляционная структура с заданной прочностью контактов, необходимо обеспечить оптимальное значение межфазного натяжения. [c.166]

Насколько характерными для дисперсных систем являются те или иные факторы устойчивости и стабилизации можно представить, рассмотрев системы в соответствии с агрегатным состоянием их дисперсионных сред. [c.341]

Соотношение (VI. 32) может быть использовано для оценки условий стабилизации дисперсных систем при обеспечении их определенным термодинамическим фактором устойчивости. Например, для определения величины адсорбции ПАВ на поверхности tia THu или его концентрации в дисперсионной среде, которые необходимы для устойчивости системы, достаточно объединить соотношение (VI. 32) с уравнением Шишковского (III. 117). Подобную оценку условий стабилизации можно провести и для минимального электрического потенциала, если сравнить соотношение i(VI.32) с уравнением электрокапиллярной кривой (11.77). [c.286]

В таких системах между частицами проявляют себя только силы взаимного притяжения. Стабилизация дисперсных систем обуславливается образованием вокруг коллоидных частиц адсорбционных слоев из молекул дисперсной среды и растворенных в ней веществ. Она усиливается при добавлении ПАВ и высокомолекулярных соединений. П. А. Ребиндер назвал возникновение молекулярно-адсорбционных слоев, предотвращающих слипание дисперсных частиц, структурно-механическим фактором стабилизации. Вещества, способствующие структурно-механической стабилизации, называют защитными коллоидами — это белки, пептины, крахмал, мыла, смолы, каучуки, сапонин, желатина и др. (см. гл. ХУП1). Таким образом, устойчивость золей может быть повышена как введением электролитов, так и коллоидной защитой. [c.237]

Молекулярно-адсорбционная стабилизация дисперсных систем играет большую роль в устойчивости дисперсий как в водной, так и в неводных средах. Дисперсные системы в йеводных средах в принципе менее устойчивы, чем в водной среде. В неполярной и не содержащей воды дисперсионной среде частицы дисперсной фазы лишены электрического заряда. Электрический фактор стабилизации отсутствует. Между дисперсными частицами действуют только силы взаимного притяжения. Ослабление этих сил, приводящее к стабилизации дисперсных систем, может происходить в результате образования вокруг коллоидных частиц адсорбционных слоев из молекул дисперсионной среды и растворенных в ней веществ. Такие слои ослабляют взаимное притяжение частиц дисперсной фазы и создают механическое препятствие их сближению. [c.324]

Анализ, представленный в этом разделе, весьма важен для понимания процессов, возникающих при механических воздействиях на концентрированные дисперсные системы. Действительно, при механических воздействиях частицам сообщаются высокие относительные скорости. Учитывая, что концентрированные системы нередко содержат крупные частицы (размером порядка 10—100 мкм), то прежде чем переходить к анализу указанных процессов на макроскопическом уровне, следует выяснить, возможна ли агрегация частиц в такой системе. Как показано в этом разделе, критерий агрегации в большой мере зависит от формы частиц. В соответствии с (1.55), чем менее изометричны частицы, чем более они угловаты (анизометрич-кы), тем ниже минимальные скорости, при которых происходит потеря агрегативной устойчивости, но вместе с тем более вероятен отскок частиц после соударения, т. е. уже интервал значений скоростей частиц, соответствующих коагуляции. Этот интервал, кроме того, сужается с ростом модуля упругости частиц, т. е. вероятность коагуляции мягких частиц выше. Для обеспечения агрегативной устойчивости дисперсных систем,, подверженных механическим воздействиям, должны быть реализованы особые требования к адсорбционным слоям частиц, как фактору стерической стабилизации. Такая стабилизация [c.28]

Обсуждение результатов приведенньгх работ позволяет сделать вывод о том, что нельзя считать универсальным какой-либо один фактор устойчивости. Необходимо для каждой конкретной коллоидной системы устанав-ливатв причины стабилизации, принимая во внимание возможность одновременного действия ее различных механизмов. Относительная роль каждого из них может изменяться и зависит от конкретных обстоятельств типа стабилизатора, степени адсорбционной насьпценности частиц, концентрации дисперсной фазы и др. [7, 8]. [c.14]

Для любых типов дисперсных систем наиболее универсальным является структурно-механический фактор, суть которого сводится к следующему. Вследствие положительной адсорбции на поверхности раздела фаз происходит значительная концентрация растворенного ПАВ, приводящая к созданию пленки с сильно выраженными структурно-механическими свойствами (высокая вязкость, упругость и сопротивление сдвигу). При соударёнии частиц такая пленка не выдавливается, а лишь упруго деформируется. Таким образом, предотвращается укрупнение частиц и обеспечивается стабилизация системы. [c.167]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология