Электрический двойной слой и устойчивость коллоидов

То обстоятельство, что у устойчивых коллоидных растворов частицы не слипаются при столкновении, дает основание считать, что они чем-то защищены от него. Защитными факторами коллоидов являются электрический заряд частиц и сольватные оболочки, окружающие частицы. Возникновение заряда и образование двойного электрического слоя рассмотрено в гл. I и VI. [c.154]

Если по оптическим и молекулярно-кинетическим свойствам суспензии и золи с твердой дисперсной фазой резко различны, то по агрегативной устойчивости они имеют много общего. Как правило, частицы суспензий, равно как и частицы лиофобных коллоидов, имеют на поверхности двойной электрический слой или сольватную оболочку. Электрокинетический потенциал частиц суспензий можно определить с помощью макро- или микроэлектрофореза, причем он имеет величину того же порядка, что и -потен-циал частиц типичных золей. Под влиянием электролитов суспензии коагулируют, т. е. их частицы слипаются, образуя агрегаты, В определенных условиях в суспензиях, так же как и в золях, образуются пространственные коагуляционные структуры, способные к синерезису. Явления тиксотропии и реопексии при соблюдении соответствующих условий проявляются у суспензий почти всегда в большей степени, чем у лиофобных коллоидных систем. [c.367]

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ДВОЙНОЙ СЛОЙ И УСТОЙЧИВОСТЬ коллоидов [c.179]

Учет коррекции уравнения Пуассона — Больцмана. Вычисление распределения потенциала между двумя взаимодействующими плоскими частицами и свободной энергии двойных слоев с учетом объема ионов, зависимости диэлектрической постоянной от напряженности поля и концентрации электролита, поляризации ионов электрическим полем двойного слоя, собственной ионной атмосферы ионов и полостных эффектов предпринято Левиным и Беллом [25]. Численный анализ сложного интеграла авторами еще не завершен. Однако, принимая во внимание влияние различных факторов на распределение потенциала в двойном слое, следует ожидать более сильного уменьшения электростатических сил отталкивания с расстоянием по сравнению с закономерностью, предсказываемой уравнением Пуассона — Больцмана. Вместе с тем, ниже будет показано, что в св зи с противоположным действием ряда факторов, по крайней мере, для симметричного электролита, содержащего одновалентные ионы, коррекция уравнения Пуассона — Больцмана не вносит существенных изменений в теорию устойчивости лио-фобных коллоидов. [c.29]

В теории устойчивости и коагуляции коллоидов система взаимодействующих двойных ионных слоев с известным приближением рассматривается в состоянии равновесия. Однако под влиянием поля внешних сил двойной слой отклоняется от состояния равновесия и создает электрическое поле, радиус действия которого часто на несколько порядков превышает радиус действия недеформированного слоя в тех же условиях [34, 351. [c.131]

Если коллоидные частицы соединяются непосредственно поверхностями, то коагуляция будет необратимой. Если между соединяющимися частицами остаются небольшие сольватные оболочки или двойной электрический слой, образовавшийся осадок можно снова перевести в раствор. Такой процесс называется обратимой коагуляцией. Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) и некоторых органических веществ образуют на поверхности коллоидных частиц прочные адсорбционно-сольватные слои, способствующие повышению устойчивости коллоидного раствора, т. е. проявляют защитное действие. Стабилизирующее действие этих соединений способствует лиофилизации (гидрофилизации) дисперсных систем по свойствам они становятся близкими к молекулярным коллоидам (обратимы, устойчивы). Если концентрация стабилизатора недостаточна для образования адсорбционно-сольватных слоев, его защитное действие резко снижается. При очистке воды содержащиеся в ней органические коллоиды замедляют процесс коагуляции, повышая устойчивость образующихся коллоидных растворов гидроксидов алюминия и железа. [c.120]

Влияние гидратации на устойчивость коллоидов изучено недостаточно, однако ясно, что оно неодинаково для золей гидрофильных и гидрофобных. Некоторая гидратация последних объясняется гидратацией адсорбированных ионов или молекул. После снижения заряда гидратные оболочки уже не препятствуют слипанию частиц. Коллоиды с гидрофильной поверхностью сохраняют устойчивость и после устранения заряда. Следовательно, наличие гидратных оболочек является для них более важным фактором стабилизации, чем двойной электрический слой [26]. [c.35]

Устойчивость суспензии гидрофобных частиц, не обладающих сродством к воде, зависит от их электрического заряда. К этому типу веществ принадлежит большая часть органических и неорганических веществ, создающих мутность природной воды. Силы, действующие на гидрофобные коллоиды, показаны на рис. 2.4,а. Отдельные частицы удерживаются на расстоянии друг от друга вследствие электростатических сил отталкивания, вызываемых положительно заряженными ионами, которые адсорбируются из раствора на поверхностях этих частиц. Силы отталкивания аналогичны силам, возникающим между одноименными полюсами двух электромагнитов. Величина сил отталкивания, развиваемых заряженным двойным слоем ионов на поверхности частиц, называется электрокинетическим потенциалом (дзета-потенциалом). [c.18]

Влияние двойного электрического слоя на устойчивость коллоида легко показать на примере осаждения хлорид-ионов ионами серебра. В начале осаждения при добавлении нитрата серебра хлорид серебра образуется в условиях высокой концентрации хло-рид-ионов, поэтому на частицах хлорида серебра возникает высокий отрицательный заряд. Размер положительно заряженного слоя противоионов, окружающего каждую частицу, должен быть относительно большим и содержать достаточное количество положительных ионов, например ионов водорода или натрия, для нейтрализации отрицательного заряда частиц. Коагуляция в таких условиях не происходит. По мере добавления ионов серебра заряд частиц понижается, так как концентрация хлорид-ионов уменьшается, а число частиц з величивается отталкивающее действие двойно- [c.146]

Механизм коагуляции лиофобных коллоидов и нарушения устойчивости ВМС различны. Коагуляция золей происходит обычно в результате сжатия двойного электрического слоя и уменьшения или полного исчезновения электрического заряда на поверхности частицы, являющегося в этом случае основным фактором устойчивости. Выделение из раствора ВМС при добавлении электролита объясняется уменьшением растворимости ВМС в концентрированном растворе электролита. Поэтому по аналогии с подобными явлениями в растворах низкомолекулярных [c.368]

Наиболее полно изучены природа и механизм коагуляции гидрофобных коллоидов. Современная физическая теория устойчивости гидрофобных коллоидных систем основывается на учете сил вандер-вааль-сового притяжения между частицами и сил электростатического отталкивания, возникающего при перекрытии диффузных обкладок двойных электрических слоев при сближении частиц. Если взаимодействуют частицы различной природы, то при этом может измениться характер как молекулярного, так и электростатического взаимодействия. Иным окажется и влияние добавок электролита — слипание разнородных частиц (гетерокоагуляция) будет происходить при снижении концентрации электролита. [c.22]

Наиболее полно изучены природа и механизм коагуляции лиофобных коллоидов. Современная физическая теория устойчивости лиофобных коллоидных систем, созданная Б. В. Дерягиным и Л. Д. Ландау [120] и, независимо от них, Фервеем и Овербеком [121] (теория ДЛФО), основывается на учете сил вандерваальсового притяжения между частицами и сил электростатического отталкивания, возникающих при перекрытии диффузных обкладок двойных электрических слоев сближающихся частиц. Различия в природе частиц могут изменить характер как вандерваальсового, так и электростатического взаимодействия их при достаточной разнородности частиц молекулярные и электрические силы могут поменяться ролями — первые будут приводить к результирующему отталкиванию, а вторые — к притяжению. Иным окажется и влияние добавок электролита — гетерокоагуляция или слипание разнородных частиц будут происходить при разбавлении раствора электролита. Особенности взаимодействия разнородных поверхностей учтены в теории гетерокоагуляции лиофобных коллоидов, развитой Б. В. Дерягиным [122]. [c.57]

Рис. 1.5 иллюстрирует, как коагуляция в природных водах и в системах водоподготовки и очистки сточных вод зависит от параметров, указанных в табл. 1.1. В природных водах благодаря длительному времени удерживания обеспечивается достаточная вероятность контакта частиц, несмотря на очень малую частоту столкновений (малые значения G и Ф). В чистой воде эффективность столкновения частиц обычно также мала (a ilO —10 , например, только одно из 10 —10 столкновений приводит к удовлетворительной агломерации). Коллоиды в морской воде менее устойчивый (а 0,1 — 1) из-за сжатия двойного электрического слоя частиц, вызванного солями. Устья рек, в которых содержатся в больших концентрациях соли, представляют собой гигантские природные коагуляторы, где оседает большое количество диспергированных в речной воде коллоидных частиц. [c.13]

Разбавленные эмульсии типа м в по свойствам очень близки к гидрозолям обычных коллоидов. Стабилизируют эти эмульсии электролитами, создающими двойной электрический слой на поверхности эмульгированных капель. Устойчивость разбавленных водных эмульсий зависит от величины электрокинетического потенциала и связанной с ним толщины сольватной оболочки. Для таких систем справедлива теория коагуляции, разработанная Дерягиным. Они устойчивы без специальных эмульгаторов. [c.142]

Дерягин Б. В. Теория взаимодействия частиц в присутствии двойных электрических слоев и агрегативной устойчивости лиофобных коллоидов и дисперсных систем. — Изв. АН СССР, сер. хим., 1937, № 5, с. 1153 A ta Physi o him (USSR), 1939, V. 10, p. 333, [c.544]

Как уже указывалось на стр. 130, нет необходимости в образовании сплошного гидратного монослоя для предупреждения прямого контакта и коалесценции капель действительно, во многих случаях была показана достаточная эффективность прерывного адсорбционного слоя, покрывающего около 40—60% поверхности капель. Образование сплошного адсорбционного слоя не обязательно также и в случае двойного электрического слоя, так как достаточно интенсивное электростатическое отталкивание легко возникает и при частичном покрытии поверхности (в лиофобных коллоидах с ионными адсорбционными слоями ионы никогда не покрывают поверхность частицы сплошным слоем). В целом механизм устойчивости эмульсий аналогичен устойчивости других лиофобных коллоидов с ионными и молекулярными адсорбционными слоями. [c.140]

Первично адсорбированные ионы и их противоионы, находящиеся в растворе, образуют двойной электрический слой, определяющий устойчивость коллоидной системы. Благодаря наличию этого слоя коллоидные частицы отталкиваются друг от друга силы, вызывающие притяжение частиц друг к другу, недостаточно велики, чтобы преодолеть силы отталкивания двойного электрического слоя. Чтобы скоагулировать коллоид, необходимо свести к минимуму силы отталкивания. [c.146]

Дерягин Б. В. Теория взаимодействия частиц в присутствии двойных электрических слоев и агрегативной устойчивости лиофобных коллоидов [c.234]

Мицелла гидрофобного коллоида. Учение об адсорбции и двойном электрическом слое позволяет представить себе строение частиц гидрофобного коллоида следующим образом. Вещество, находящееся в коллоиднодисперсном состоянии, образует нерастворимое ядро коллоидной степени дисперсности. Это ядро не остается голым . Оно вступает в адсорбционное взаимодействие с ионами электролита, находящегося в жидкой (водной) фазе. В некоторых случаях необходимые ионы получаются за счет гидролиза поверхностно расположенных молекул самих коллоидных частиц. Электролит своими ионами обеспечивает устойчивость золя и называется ионным стабилизатором. [c.366]

Коллоидные явления обусловливают устойчивость суспензий планктонных организмов, нарушение которой приводит к их оседанию, например в конце цветения. Устойчивость дисперсных систем означает способность сохранять свой состав. Различают седиментационную и агрегативную устойчивость. Седиментационная устойчивость определяется способностью частиц противостоять оседанию под действием силы тяжести и зависит от дисперсности. Противодействует оседанию сила трения в дисперсионной среде и броуновское движение. Агрегативная устойчивость подразумевает сохранение межфазовой поверхности и поверхностной энергии. Она определяется способностью противостоять слипанию частиц с образованием агрегатов. Для твердых частиц слипание называется коагуляцией. Процесс этот имеет олгределяющее значение в микробиологии, например при очистке вод , когда коагулировавшие хлопья оседают. Изменение агрегативной устойчивости обусловливается присутствием электролитов, влияющих на двойной слой. Специфическая адсорбция ионов на поверхности приводит к ослаблению электрического потенциала и слипанию частиц. Повышение заряда потенциалобразующего слоя приводит к увеличению диффузного слоя. При концентрационной коагуляции происходит сжатие диффузного слоя. Такие изменения происходят в почве, когда избыток Йа приводит к вымыванию Са и М , нарушению структуры двойного слоя и концентрационной коагуляции. Порог коагуляции - это наименьшая концентрация электролита, при которой начинается коагуляция. Есть эмпирическое правило Шульце-Гарди, описывающее коагуляцию. Чем выше валентность коагулирующего иона, тем меньше его нужно для коагуляции порог коагуляции обратно пропорционален шестой степени валентности иона электролита Однако многовалентные ионы могут перезаряжать поверхность меняя величину и знак -потенциала. Эти процессы важны дл сорбции на слизях коллоидов тяжелых металлов, например Ре и А1 [c.64]

Эмульгирующее действие высокомолекулярных веществ, таких, как желатин, казеин, поли- метакриловая кислота, метилцел-люлоза, поливиниловый спирт, а также их действие как защитных коллоидов, вероятно, можно объяснить энтропийным фактором. Впрочем, можно также допустить, что прямые эмульсии, стабилизованные защитными коллоидами, молекулы которых содержат ионогенные группы, устойчивы благодаря образованию на поверхности капелек двойного электрического слоя в результате ионизации этих групп. [c.376]

Из теоретических вопросов упомянем о концепции двойного электрического слоя и электрокинетическом потенциале. Идея двойного электрического слоя на границе двух фаз была выдвинута более 100 лет назад физиком Квинке для объяснения механизма открытого им потенциала протекания. Эта идея была широко использована в различных областях науки, в частности в физике (теории поля и электростатике), а также в электрохимии. Понятие об электрокинетическом потенциале было введено Фрейндлихом и Смолуховским в начале настояш его столетия и было также широко применено для освещения многих коллоидно-химических и электрохимических проблем, где ставился вопрос о природе и свойствах поверхностных слоев, разделяющих отдельные фазы, с учетом их взаимодействия. Электрокинетический потенциал играет большую роль, как известно, в вопросах устойчивости суспензоидных коллоидов, коагуляции, пептизации, в учении о структурах и структурообразовании, в явлениях [c.5]

II Овербеком (1948), объясняет свойства эмульсий. Следует отметить, что теорию ДЛВО (название которой состоит из инициалов основных авторов теории) первоначально применяли для систем с классическими неорганическими солями. Устойчивость содержащихся в них субмикроскопических твердых частиц объяснялась электростатическим зарядом последних. Нужно подойти с осторожностью в применении этой теории к микроскопическим каплям масла, стабилизированным адсорбируемыми эмульгирующими агентами. Она может довольно хорошо описывать стабилизацию эмульсий двойным электрическим слоем (например, ионными ПАВ) против коагуляции. Однако ее нельзя использовать для онределения скорости коалесценции капель эмульсии, ибо этот процесс зависит от вытеснения или разрушения адсорбированной пленки. Кроме того, она не применима к эмульсиям, стабилизированным твердыми частицами или гидрофильными коллоидами . [c.92]

Перечисленные факты служат подтверждением ионно-электроста-тического механизма стабилизации лиофобных коллоидов они нашли рациональное объяснение и обоснование в современных теориях двойного электрического слоя и в физической теории устойчивости ионостабилизированных дисперсных систем Дерягина — Ландау — Фервея — Овербека. [c.9]

Нарушение устойчивости коллоидных систем при коагуляции или флокуляции и контактной фильтрации достигается за счет введения веществ, которые способствуют слипанию или соединению коллоидных частиц. Макромолекулы природных и искусственных веществ, в частности полиэлектролитов, имеют высокую тенденцию к накоплению на поверхности раздела фаз. Такие вещества успешно используют в качестве агрегатирующих агентов. Соли железа и алюминия, используемые как коагулянты и дестабилизаторы, также относятся к агрегатирующим агентам благодаря их способности образовывать полиядерныепродукты гидролиза М (ОН)т " , которые хорошо адсорбируются на поверхности раздела частица — вода. С ростом концентрации нейтральных электролитов (не проявляющих специфического взаимодействия) коллоиды также становятся менее устойчивыми из-за того, что диффузная часть двойного электрического слоя сжимается противоионами [1—4]. [c.9]