ЛИОФИЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ Коллоидные поверхностно-активные вещества

Как уже было показано, лиофильные дисперсные системы образуются самопроизвольно, подобно истинным растворам, а вещества их дисперсной фазы широко применяются для стабилизации лиофобных систем, поэто.му в первую очередь рассмотрим образование и свойства лиофильных систем на примере растворов коллоидных поверхностно-активных веществ и высокомолекулярных соединений. [c.333]

Присадки, называемые диспергентами, выполняют в окисляющейся системе (топливо — продукты его окисления) в основном функции защитных коллоидов или пеп-тизаторов. Защитными коллоидами для растворов в углеводородной среде могут служить все поверхностно-активные вещества дифильной структуры [13] спирты, жирные кислоты и их соли, фенолы и их соли, амины и др. Действие защитных коллоидов усиливается с удлинением углеводородной цепи при полярной группе. Защитное действие лиофильных коллоидов по отношению к лиофобным объясняется адсорбционным взаимодействием их частиц. Концентрация добавляемого защитного коллоида имеет важное значение. При недостаточной концентрации или малой степени его дисперсности взаимодействие лиофильного и лиофобного коллоидов может привести к обратному результату — образованию крупных лиофобных агрегатов. Это придает неустойчивость коллоидной системе и повышенную чувствительность к внешним воздействиям (сенсибилизация), которая может, в свою очередь, привести к коагуляции и осаждению коллоидных частиц. [c.139]

Рассмотрим основные признаки различия лиофильных и лиофобных коллоидных систем. Лиофильные системы самопроизвольно образуются в жидкостях без участия электролитов или поверхностно-активных веществ. Так, гидрофильные системы образуют желатин и крахмал, которые сначала набухают в воде и затем переходят в раствор натуральный каучук легко растворим в бензине (резиновый клей), а яичный белок — в воде. К лиофильным коллоидным системам относятся растворы мыла в воде. [c.423]

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]

П. А. Ребиндер с сотрудниками (с 1923 г.) [89, 90] разработали ряд основных проблем физико-химии поверхностных явлений в дисперсных системах. Таковы проблемы образования и устойчивости дисперсных систем, развития пространственных структур в этих системах, управления их свойствами и соответствующими процессами при помощи введения поверхностно-активных веществ, образующих адсорбционные слои на поверхностях раздела фаз. Эти исследования, проводившиеся в основном в отделе дисперсных систем Института физической химии АН СССР и на кафедре коллоидной химии Московского университета, привели к делению всех дисперсных систем на две большие группы по величине работы образования единицы поверхности раздела фаз (удельной свободной поверхностной энергии ха) 1) лиофобные дисперсии (с высоким межфазным натяжением 12 > т) и 2) лиофильные дисперсии (с низким межфазным натяжением 12 <С т> однако конечным и положительным, обеспечивающим сохранение двухфазности системы > 0). Лиофобные дисперсии всегда термодинамически неустойчивы их частицы самопроизвольно агрегируются, образуя агрегаты различной рыхлости л пространственные структуры, обнаруживая явления коагуляции и коалесценции. Устойчивость таких систем следует понимать лишь в условно-кинетическом смысле как величину, обратную скорости коагуляции или расслоения системы, как медленность ее разрушения в данных условиях. Для обеспечения практической устойчивости лиофобных дисперсий (золей, суспензий, эмульсий, пен) необходима их стабилизация — введение адсорбирующегося вещества — стабилизатора, образующего в дисперсионной среде на поверхности частиц защитную оболочку, которая препятствует коагуляции и коалесценции. Дисперсность таких систем невелика, когда они образуются путем диспергирования размеры капелек в лиофобных эмульсиях не менее 1 мк. Высокая дисперсность может быть достигнута лишь путем конденсации подавлением дальнейшего роста зародышей новой фазы п их стабилизацией. [c.250]

В части 3 рассматриваются дисперсные системы, свойства которых принципиально отличаются от свойств лио-фобных золей. Это отличие состоит в том, что лиофильные коллоидные растворы образуются самопроизвольно и являются термодинамически устойчивыми и обратимыми. Наиболее типичные представители таких систем — растворы коллоидных поверхностно-активных веществ (глава 12) и высокомолекулярных соединений (главы 13, 14). Лиофильные коллоиды находят широкое применение в различных отраслях промышленности и, вместе с тем, используются в качестве стабилизаторов лиофобных золей и микрогетеро-генных систем. [c.4]

Особый интерес представляют коллоидные поверхностно-активные вещества. Именно они в первую очередь понимаются под термином ПАВ. Главной отличительной особенностью этих веществ является способность образовывать термодинамически устойчивые (лиофильные) гетерогенные дисперсные системы (ассоциативные, или мицеллярные, коллоиды). К основным свойствам коллоидных ПАВ, обусловливающим их ценные качества и широкое применение, относятся высокая поверхностная активность способность к самопроизвольному мицеллообразо-ванию —образованию лиофильных коллоидных растворов при концентрации ПАВ выше некоторого определенного значения, -называемого критической концентрацией мицеллообразования (ККМ) способность к солюбилизации — резкому увеличению растворимости веществ в растворах коллоидных ПАВ вследст- [c.335]

Большой вклад в развитие коллоидной химии внесли такие советские ученые, как А. В. Думанский (учение о лиофильных системах), А. П. Фрумкин (свойства поверхностных слоев), П, А, Ребиндер (устойчивость и разрушение дис-, персных систем, физикохимия поверхностно-активных веществ, закономерности етруктурообразования), С. М, Липатов (растворы полимеров), В, А, Каргин (коллоидно-химические свойства лиофобных золей и полимерных систем) и мно> гие другие. [c.18]

Значительные объемные свойства водных растворов мылообразных поверхностно-активных веществ, т. е. веществ с достаточно длинными углеводородными цепями и достаточно гидрофильными полярными группами, образующих лиофильные коллоидные системы, хорошо подтверждаются закономерностями своеобразного явления солюбилизации, иногда называемой индуцированной (коллоидной) растворимостью. Солюбилизация — это сильно повышенная растворимость неполярных или малополярных веществ в мицеллярных растворах мылообразных п - пхностно-активных веществ. Типичным примером яв- [c.57]

Лиофильные коллоидные системы характерны для дисперсной фазы, образованной молекулами с резко выраженной дифильно-стью. Под дифильностью понимают свойство одной части молекулы быть лиофильной, а другой лиофобной по отношению к дисперсионной среде. Дифильными являются так называемые поверхностно-активные вещества (ПАВ), например, мыла, а также алкилсульфаты, алкилбензосульфонаты и др. [c.263]

Коллоидные системы, дисперсные системы с частицами дисперсной фазы от 10 до 10 см. Коллоидные частицы, участвуя в интенсивном броуновском двих<ении, противостоят седиментации (оседание частиц на дно) в поле сил земного тяготения и сохраняют равномерное распределение по объему дисперсионной среды. Наиболее важны и многообразны коллоидные системы с жидкой дисперсионной средой. Их делят на лиофильные и лиофобные. В первых частицы дисперсной фазы интенсивно взаимодействуют с окружающей жидкостью, поверхностное натяжение на границе фаз очень мало, вследствие чего эти коллоидные системы термодинамически устойчивы. К лиофильным коллоидным системам относят мицеллярные (мицелла - коллоидная частица), растворы ПАВ (поверхностно активные вещества), растворы некоторых высокомолекулярных веществ, органических пигментов и красителей, критических эмульсий (образующиеся вблизи критической температуры смешения двух жидких фаз), а также водные дисперсии некоторых минералов. В лиофобных коллоидных системах частицы слабо взаимодействуют с дисперсионной средой, межфазное натяжение довольно велико, система обладает значительным избытком свободной энергии и термодинамически неустойчива. Агрегативная устойчивость лиофобных коллоидных систем обычно обеспечивается присутствием в системе стабилизирующего вещества, которое адсорбируется на коллоидных частицах, препятствуя их сближению и соединению (коагуляции - образованию агрегатов). Типичные лиофобные коллоидные системы - золи металлов, оксидов и сульфидов, латексы (водные дисперсии синтетических полимеров), а также гели (структурированные коллоидные системы с жидкой дисперсионной средой), возникающие при коагуляции и структурировании золей. [c.116]

Так как возникновение структурных особенностей граничных слоев определяется присутствием на поверхности смежной фазы активньгх функциональных групп (например, ОН) и заряженных центров, то под действием монослойной адсорбции поверхность лиофобных тел (или коллоидных частиц) может быть модифицирована. В результате появляется структурная составляющая расьслинивающего давления, способная обеспечить устойчивость соответствующей коллоидной системы. Примером может служить модификация лиофобного гидрозоля иодистого серебра в лиофильный, коагулирующий только под влиянием добавок концентрированных растворов электролитов (независимо от валентности противоиона). Эта модификация, согласно работе Глазмана [14], достигается введением в водную среду неионогенных поверхностно-активных веществ, например, полигли-колевых эфиров с различной длиной оксоэтильной цепи. Сведение этого эффекта к простому стерическому эффекту, возникающему при соприкосновении и отталкивании адсорбционных монослоев, оказалось невозможным. [c.120]

Проблема лиофильности дисперсных систем, т. е. родственности дисперсной фазы и дисперсионной среды (при сохранении границ их раздела, т. е. гетерогенности системы) представляет собой весьма широкую, многоплановую проблему коллоидной химии и распространяется на самые разнообразные объекты от дисперсий высокомолекулярных соединений и мицеллообразующих поверхностно-активных веществ до дисперсий глинистых минералов и коллоидных растворов графита в чугуне. Эта проблема включает, в частности, связь лиофильности и величины удельной поверхностной энергии а на границе раздела фаз, совокупность вопросов о процессах самопроизвольного диспергирования с образованием коллоидно-дисперсных систем, связь лиофильности и агрегативной устойчивости в относительно мало концентрированных системах, тогда как в концентрированных системах речь идет о соотношении лиофильности и облегчения вязко-пластического течения сюда примыкают и такие явления, как невытес-няемость смазки в узлах трения, распространение жидкой фазы по границам зерен в геологических процессах и т. д. [c.35]

Из изложенного следует, что идеи А. В. Думанского затрагивают не только вопросы теории коллоидного состояния, но и разработку теоретических основ структурообразования в дисперсных системах на основе физико-химической механики, развитие исследований в области коллоидно-химического материаловедения и биологической коллоидной химии. Они получают свою реализацию во многих научных учреждениях СССР, особенно в Институте коллоидной химии им. А. В. Думанского АН УССР, Московском и Ленинградском университетах и др. В дальнейшем [351 теория поверхностных явлений, лиофильности, общие принципы модифицирования твердых дисперсных фаз, теория устойчивости лиофильных и лиофобных систем, коллоидно-химическая теория растворов поверхностно-активных веществ, синтетических и природных полиэлектролитов будут рассматриваться в связи с развитием физико-химической теории структурообразования в дисперсных системах, методов управления их механическими свойствами. [c.237]

Менее изученной является проблема устойчивости лиофильных или ли-офилизированных дисперсных систем и проблема стер ической защиты [5]. Нет теории, которая могла бы объяснить изменение устойчивости дисперсных систем в присутствии нолиэлектролитов или даже сравнительно простых по строению поверхностно-активных веществ, явления сенсибилизации, защитного действия и т. п. Между тем, именно такие вещества и, в первую очередь, различные синтетические и природные полиэлектролиты являются наиболее эф )ективиыми флоккулянтами большинства практически важных дисперсий [см. напр. 6—7]. Такое положение обусловлено отсутствием достаточного количества экспериментальных данных и многообразием механизмов, посредством которых полиэлектролиты влияют на устойчивость дисперсной системы. В зависимости от знака заряда и химической природы коллоидных частиц, природы прибавляемого полиэлектролита, длины макромолекулярной цепи, числа и типа функциональных групп и др. ими могут быть [c.33]

П. А. Ребиндер с сотрудниками (с 1923 г.) [89, 90] разработалп ряд основных проблем физико-химии поверхностных явлений в дисперсных системах. Таковы проблемы образования и устойчивости дисперсных систем, развития пространственных структур в этих системах, управления их свойствами и соответствующими процессами тгри помощи введения поверхностно-активных веществ, образующих адсорбционные слои на поверхностях раздела фаз. Эти исследования, проводившиеся в основном в отделе дисперсных систем Института физической химии АН СССР и на кафедре коллоидной химии Московского университета, привели к делению всех дисперсных систем на две большие группы но величине работы образования единицы поверхности раздела фаз (удельной свободной поверхностной энергии 1) лиофобные дисперсии (с высоким межфазным натяжением 12 т) и лиофильные дисперсии (с низким межфазным натяжением 012 <С однако конечным и положительным, обеспечиваю-пщм сохранение двухфазности системы > 0). Лиофобные [c.250]

Предельная лиофильность соответствует безграничной взаимной растворимости веществ обепх фаз система из двухфазной становится однофазной — истинным раствором, что соответствует исчезновению поверхности раздела = О при критической температуре смешения двух фаз. Вблизи этой точки при 0<о 2<С° п самопроизвольно образуются лиофильные дисперсии — критические высокодисперсные эмульсии ц туманы, обнаруживаемые по интенсивному рассеянию света [93]. Особенно подробно изучались лиофильные коллоидные системы (семиколлоиды), возникающие в растворах мылообразных поверхностно-активных веществ в связи с их разносторонними применениями (образование мицелл различного рода, солюбилизация — коллоидное растворение в мицеллах). [c.251]

Известно, что для стабилизации дисперсии в нее добавляют неионогенные поверхностно-активные вещества (см. гл. 32), а также доводят pH системы до 9—10. Наличие поверхностно-активных веществ в лиофобной коллоидной системе приводит к образованию вокруг частицы дополнительной защитной оболочки [20], характерной для лиофильных коллоидов. Такая лиофиДиза-ция оказывает существенное влияние на характер коагуляционных процессов [21]. Особенно отчетливо ее влияние сказывается при сравнении порогов коагуляции электролитов, которые имеют равновалентные противо-ионы, но отличаются дегидратирующей способностью. [c.467]