Сольватный и ионно-сольватный фактор устойчивости

Коагуляционные структуры образуются в том случае, когда под действием каких-либо причин агрегативная устойчивость коллоидной системы несколько снижается, но не теряется полностью. Если коллоидные частицы имеют форму палочек или вытяну- тых пластинок, то частичное снижение агрегативной устойчивости обозначает уменьшение толщины ионного слоя или сольватной оболочки мицеллы, причем на концах частиц эти факторы устойчивости почти полностью утрачиваются (рис. 85). В результате частицы соединяются своими концами, на которых сохранились только очень тонкие слои дисперсионной среды, образуя пространственную сетку — структуру. Дисперсионная среда находится в ячейках этой сетки (см. рис. 85, г). [c.208]

Сольватный и ионно-сольватный факторы устойчивости [c.34]

Рассматривая свойства аэрозолей, прежде всего необходимо отметить, что они обладают значительно меньшей агрегативной устойчивостью, чем коллоидные и дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой. Как мы видели выше, агрегативная устойчивость дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой обусловлена существованием либо двойного электрического слоя, либо сольватной оболочки, либо, наконец, прочной пленки на поверхности частиц. В системах с газообразной дисперсионной средой всякое взаимодействие между поверхностью частиц и средой отсутствует. Правда, ионы, обычно присутствующие в небольшом количестве в газообразной среде, способны адсорбироваться на поверхности частиц и придавать им электрический заряд, однако возникающий заряд невелик и фактором устойчивости служить не может. Поэтому аэрозоли агрегативно неустойчивы, и в них всегда идет самопроизвольная коагуляция, скорость которой зависит от начальной концентрации аэрозоля и подчиняется уравнению Смолуховского для кинетики быстрой коагуляции (см. гл. VI). [c.149]

В тех случаях, когда велика роль адсорбционно-сольватного фактора устойчивости, проявляется приближенность теории ДЛФО, поскольку она не учитывает роли специфической адсорбции и сродства ионов к растворителю. [c.429]

Из рисунка, а и таблицы можно заключить, что объемы седиментационных осадков зависят как от величины электрокинетического потенциала, так и от степени сольватации поверхности частиц молекулами спирта. В обезвоженном изоамиловом спирте ввиду слабой диссоциации примесей и незначительной величины заряда частиц агрегативная устойчивость суспензий в основном определяется сольватацией поверхности частиц молекулами спирта. По мере оводнения происходит развитие двойного ионного слоя и, вероятно, замеш,ение спирта молекулами воды за счет более сильного их взаимодействия с поверхностью частиц, приводящее к гидрофилизации поверхности частиц и понижению адсорбционно-сольватного фактора устойчивости. В суспензиях при содержании воды до 1.5% это понижение устойчивости, по-видимому, компенсируется стабилизирующим действием двойного ионного слоя, что и обусловливает постоянство значений объемов седиментационных осадков. Увеличение количества воды от 1.5 до 3% повышает концентрацию ионов и вызывает сжатие двойного ионного слоя, нарушая тем самым электростатический фактор устойчивости суспензий. Все это (сжатие двойного ионного слоя и уменьшение адсорбционно-сольватного действия спирта) приводит к резкому понижению агрегативной устойчивости суспензий и увеличению их объемов осадков. Дальнейшее оводнение незначительно влияет на изменение дзета-потенциала частиц и гидрофильности их поверхности седиментационные осадки практически постоянны. [c.216]

Для нефтесодержащих вод [10] характерно наличие двойного ионного слоя незначительной толщины, что объясняется присутствием в дисперсионной среде значительных концентраций электролитов. Наряду с электростатическим фактором устойчивости, относительно высокую агрегативную устойчивость нефтесодержащих вод следует объяснять наличием на поверхности частиц адсорбционно-сольватных слоев из молекул (в том числе дифильного строения) различных вешеств, находящихся в дисперсной фазе или дисперсионной среде. [c.59]

Другим основным фактором устойчивости неорганических гидрозолей является потенциал поверхности, удерживающий вокруг коллоидных частиц диффузный слой ионов. Ионы этого слоя гидратированы и создают вокруг частиц гидратные оболочки, которые заслоняют (экранируют) частицы от действия молекулярных сил сцепления и стабилизуют коллоидную систему. Если она не гидрозоль, а органозоль, ее стабилизация осуществляется главным образом за счет оболочек дисперсионной среды (сольватных оболочек,) удерживаемых вокруг частиц адсорбционными силами. Однако наличие одних только сольватных оболочек из молекул среды еще недостаточно для придания гетерогенной системе значительной агрегативной устойчивости. Необходим третий компонент — стабилизатор в виде электролита (полиэлектролита). Его роль заключается, во-первых, в понижении общей поверхностной энергии системы за счет адсорбции ионов и, во-вторых, в создании защитных ионно-сольватных слоев в составе каждой мицеллы (см. гл. V). [c.130]

В этом пункте проявляется основное качественное отличие проблемы разрушения аэрозолей, так как последние всегда лишены агрегативной устойчивости. Заряд аэрозольных частиц обычно очень мал, что связано с весьма низкой концентрацией ионов в воздухе, по сравнению с водой (см. раздел XV. 3). Поэтому электростатический фактор устойчивости в аэрозолях обычно отсутствует. Естественно, что отсутствует и адсорбционно-сольватный фактор устойчивости. [c.351]

Известно несколько видов защитных стабилизирующих слоев диффузные слои адсорбированных ионов, сольватные (гидратные) оболочки, молекулярные слои неионогенных поверхностно-активных и высокомолекулярных веществ, структурированные пленки мылоподобных веществ, а также микроэмульсий и высокодисперсных частиц. Условия образования, состав, строение и механизм защитного действия таких слоев различны. Ионы диффузных слоев создают электростатическое расклинивающее давление сольватные оболочки лиофилизируют поверхность частиц, понижая удельную межфазную энергию, а в случае несимметричных пленок могут создавать положительное молекулярное расклинивающее давление. Роль адсорбированных ПАВ и полимеров сводится как к лиофилизации поверхности, так, в случае гибких длинноцепочечных молекул, и к развитию энтропийного фактора устойчивости вследствие ограничения подвижности цепей (уменьшение числа степеней свободы, изменение конформации). Структурированные пленки могут создавать механический барьер с наружной лиофильной поверхностью, препятствующий сближению и слиянию частиц, что особенно ярко проявляется в пенах, концентрированных эмульсиях и высококонцентрированных суспензиях. [c.7]

В то вре /я как лиофильные коллоиды имеют большое сродство к растворителю и весьма сильно сольватируются, лиофобные коллоиды сами по себе сколько-нибудь значительного сродства к растворителю не обнаруживают. Сольватация частиц, но только значительно более слабая, происходит, однако, и в этом случае. Она обусловлена здесь стремлением адсорбированных частицами ионов окружаться сольватными оболочками, что, наряду с наличием заряда, является фактором устойчивости и у лио-фобных золей. [c.208]

На самом же деле во многих случаях ониевые соли также очень эффективные катализаторы в системах твердая фаза/ жидкость, и даже имеются случаи, когда крауны менее эффективны. Это является следствием того, что первоначальное комплексообразование катион/лиганд может проходить быстро только в гомогенном растворе в гидроксилсодержащих растворителях. Если комплекс образуется таким путем, то нежелательный растворитель необходимо заменить на неполярный растворитель. Последний, однако, несомненно, образует более или менее существенную сольватную оболочку ионных пар. Поскольку комплексы краунов со щелочными катионами достаточно устойчивы, то вопрос об освобождении крауна остается открытым. Впрочем, каталитические процессы очень близки как для комплексов ониевых ионов, так и для краунов растворенная ионная пара в том и другом случае просто обменивается анионами с поверхностью кристаллической решетки твердой фазы. Вполне возможно, что имеется еще какой-то неизвестный пока фактор, который определяет ход реакций в таких системах. [c.42]

Другим фактором устойчивости коллоидных систем является сольватация (гидратация) коллоидных частиц, т. е. адсорбция ими молекул растворителя. В результате этого коллоидные частицы окружаются сольватными оболочками, не позволяющими частицам достаточно близко подойти друг к другу и потому препятствующими их соединению в более крупные агрегаты. Поэтому в тех случаях, когда имеют дело с золем вещества, частицы которого обнаруживают большую склонность к сольватации, для того чтобы вызвать коагуляцию, недостаточно разрядить частицы, а нужно также разрушить их сольватные оболочки. Разрушение сольватных оболочек может быть также достигнуто прибавлением электролитов, если концентрация последних достаточно велика. При больших концентрациях ионы электролита, сольватируясь. [c.108]

Важнейшим фактором устойчивости лиофильных коллоидов является наличие у частиц сольватных оболочек. Чтобы вызвать коагуляцию, эти оболочки необходимо разрушить. Разрушение их может быть достигнуто различными способами и в том числе прибавлением электролитов, но в гораздо больших концентрациях, чем в случае лиофобных коллоидов. При больших концентрациях ионы электролита, сольватируясь, отнимают молекулы растворителя от коллоидных частиц, придавая последним свойства частиц лиофобного коллоида. Так 1 ак ионы электролита, кроме того, разряжают частицы, происходит коагуляция коллоида, называемая в этом случае высаливанием. [c.223]

Как указывалось выше, основным фактором устойчивости неорганических гидрозолей является потенциал поверхности, удерживающий вокруг коллоидных частиц диффузный слой ионов. Ионы этого слоя гидратированы и создают вокруг частиц гидратные оболочки, которые заслоняют (экранируют) частицы от действия молекулярных сил сцепления и стабилизуют коллоидную систему. Если она не гидрозоль, а органозоль, ее стабилизация осуществляется, но-видимому, главным образом за счет оболочек дисперсионной среды (сольватных оболочек), удерживаемых вокруг частиц адсорбционными силами. [c.130]

Лиофобные золи термодинамически неустойчивы. Дисперсная фаза в них слабо взаимодействует со средой. Вследствие избытка свободной межфаз-ной энергии такие системы постоянно сохраняют тенденцию к распаду путем самопроизвольного укрупнения коллоидных частиц. Однако агрегативно устойчивые лиофобные золи способны сохраняться годами и десятилетиями без видимых изменений дисперсности. Объясняется это тем, что поверхностный слой М. лио-фобных золей образован адсорбированными молекулами или ионами стабилизатора — третьего компонента системы, растворенного в дисперсионной среде. Слой стабилизатора препятствует сближению и слипанию (коагуляции) М. под влиянием близкодействующих сил притяжения. Препятствием к сближению частиц м. б. различные факторы расклинивающее давление жидкой дисперсионной среды, сольватно связанной молекулами или ионами стабилизатора электро- [c.128]

Адсорбированные коллоидными частицами ионы сообщают частицам электрические заряды одного знака, что препятствует их укрупнению. Таким образом, электрический заряд является важнейшим фактором устойчивости коллоидных систем. Отсюда агрегацию (коагуляцию) коллоидных частиц можно вызвать путем внесения в них электролитов, разрушающих сольватную оболочку и нейтрализующих заряд частиц. Для коагуляции гидрофобного коллоида достаточно электрической нейтрализации-его частиц, для чего необходимо создание в коллоидном растворе незначительной концентрации электролита. У гидрофильных коллоидов необходимо еще удалить окружающий частицы слой молекул воды, придающий им большую устойчивость. Это осуществляется созданием в растворе значительных концентраций электролита, ионы которого в процессе гидратации отнимают воду от коллоидных частиц и тем способствуют его коагуляции (образованию хлопьевидного осадка). Чем больше валентность иона электролита, тем больше его коагулирующая сила. По степени коагулирующего действия на коллоиды почвы катионы можно расположить в следующий ряд [c.291]

Когда между частичками дисперсной фазы и дисперсионной средой нет значительного взаимодействия (система лиофобна), сближение частичек происходит подобно сближению в вакууме. Расклинивающее давление равно нулю до расстояний Ю"" см, затем оно становится отрицательной величиной, т. е. фактором коагуляции. Чем выше лио-фильность системы, тем выше положительное расклинивающее давление или толщина сольватных оболочек, уравновешивающих своим расклинивающим давлением постоянную внешнюю силу, стремящуюся сблизить частички, и тем выше устойчивость системы. Поэтому стабилизация лиофобных дисперсных систем основана на лиофилизации поверхности частичек дисперсной фазы. Такая лиофилизация осуществляется либо созданием адсорбционного слоя ориентированных молекул поверхностно-активного вещества, изменяющего природу поверхности дисперсных частичек, либо адсорбцией ионов и созданием двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз. Двойной электрический слой ионов при достаточно малой концентрации электролита в дисперсионной среде всегда размыт и образует вокруг коллоидной частички гидратную оболочку значительной толщины. Эта оболочка проявляет положительное расклинивающее давление, обусловленное электростатическими силами. [c.89]

Большое изменение энтропии возникает главным образом оттого, что каждый заряженный реактант имеет упорядоченную сольватную оболочку. Продукты реакции, имеющие более низкий заряд, сольватированы значительно меньше. Надо отметить, что факторы, увеличивающие энтропию, те же, что и повышающие устойчивость комплексов с электростатической точки зрения. Следовательно, электростатическое предсказание высокой устойчивости комплексов, образуемых небольшими и высокозаряженными ионами, может быть правильным в значительной степени за счет энтропийного эффекта. [c.142]

Коллоидные частицы могут адсорбировать на своей поверхности ионы, находящиеся в растворе в избытке. Адсорбированные ионы сообщают коллоидной частице заряд. Относительная устойчивость коллоидных растворов обусловлена наличием у коллоидных частиц одноименных электрических зарядов и сольватных оболочек. Эти два фактора и препятствуют соединению друг с другом частиц дисперсной фазы в более крупные агрегаты. [c.70]

Таким образом, следует учитывать два фактора, обуславливающих агрегативную устойчивость суспензий микроорганизмов ионно-электро-статический и адсорбционно-сольватный. Их учет имеет большое значение при выборе метода концентрирования клеточной массы. Если определяющим является электростатическое отталкивание клеток, то возможный метод дестабилизации — коагуляция электролитами. При доминирующей роли адсорбционно-сольватного механизма стабилизации агрегация возможна только при очень высоких концентрациях электролитов (многозарядных ионов), т. е. коагуляция неэффективна и следует применять другие способы концентрирования. [c.21]

Определив Л1 для различных аппаратов, В. Я. и Ю. В. Мягковы обнаружили, что модули удивительно близки и в большинстве случаев находятся в пределах 10—15 мТ-м. Относительная стабильность М свидетельствует в пользу этой гипотезы. Но мы. уже отмечали, что повышение вероятности ассоциации противоионов зависит как от степени их сближения, так и от степени снижения устойчивости сольватных оболочек. Последнее может происходить и в случае небольших L, но при больших ускорениях движения ионов, а этот фактор пока не поддается количественной оценке. [c.160]

Порог коагуляции данного положительного золя определяли 0,01 % растворами ЫаС1 и М 504 в отсутствие и при введении ПВС, содержащего 11 % ацетатных групп. Устойчивость дисперсий в присутствии ПВС, который наряду с ионно-электростатическим и сольватным факторами устойчивости стабилизирует систему, в 4 раза выше. Известно, что растворы высокомолекулярных соединений и стабилизированные коллоидные растворы мало чувствительны к добавлению электролитов, поэтому наиболее приемлемым методом очистки стоков должен быть метод гетерокоагуляции. [c.98]

Для придания частицам устойчивости против слипания — агре-гативной устойчивости — необходимо создание на поверхности частиц защитных слоев двойных электрических слоев (ДЭС), приводящих к возникновению электростатического отталкивания (ионно-электростатический фактор устойчивости), а также сольватных и адсорбционно-сольватных слоев, препятствующих в силу своих особых структурно-механических свойств соприкосновению и слипанию частиц (структурный фактор стабилизации). [c.76]

За пределами строгой количественной теории Дерягина остались такие факторы устойчивости, как сольватация поверхности ч1стиц и структурно-механические свойства адсорбционных слоев. Один из возможных путей учета сольватации в рамках теории устойчивости предложен Ю. М. Глазманом. По его мнению, электростатическое отталкивание соль-ватированных частиц можно рассматривать с позиций расположения внутренней обкладки двойного ионного слоя на внешней стороне сольватного слоя, что равносильно увеличению радиуса действия электростатических сил. Сольватные слои, по определению Дерягина, представляют собой пограничные с дисперсной фазой области среды, обладающие отличными от остальной среды механическими и термодинамическими (или теми и другими) свойствами. [c.8]

Силами отталкивания могут являться электрические силы, возникающие в результате избирательней адсорбции межфазной поверхностью одного из ионов электролита, пргГсутствующего в системе. Поскольку частицы дисперсной фазы по своей природе одинаковы и адсорбируют всегда определенный ион, все они приобретают электрический заряд одного и того же знака и испытывают взаимное отталкивание, что препятствует сближению их на такие расстояния, где уже могут действовать весьма значительные аттракционные силы. Другой причиной, препятствующей сближению коллоидных частиц до расстояний, на которых начинают превалировать силы сцепления, может явиться образование на поверхности частиц сольватной оболочки из молекул среды. Такая оболочка возникает в результате адсорб ции дисперсной фазой либо молекул среды, либо молекул или ионов третьего компонента (стабилизатора) системы. Помимо этих двух факторов существуют и другие факторы, обеспечивающие агрегативную устойчивость коллоидным системам. Подробно все факторы устойчивости рассмотрены в гл. IX. [c.20]

Адсорбционно-сольватный фактор агрегативной устойчивости коллоидных систем связан с образованием на межфазной поверхности слоев из молекул или ионов. Адсорбционно-сольватные слои обладают особыми свойствами. Они имеют высокую прочность, молекулы в них взаимодействуют между собой более энергично и поэтому менее подвижны. В их составе могут быть кристаллические образования. Формирование таких слоев происходит в результате определенного взаимодействия между веществом дисперсной фазы и дисперсионной средой. Определенная ориентация молекул в слоях способствует проявлению особых механических свойств, а именно повышению вязкости, упругости, сопротивления сдвигу. Развитые адсорбционно-сольватные слои препятствуют сближению коллоидных частиц, т. е. способствуют повышению устойчивости коллоидной системы. Образование прочных адсорбционно-сольватных слоев характерно для гидроксидов таких металлов, как алюминий, железо и др. Согласно теории, разработанной П. А. Ребиндером и его школой, адсорбционно-сольватные слои представляют собой двумерные квазикристаллические структуры. Адсорбционно-сольватные слои могут образовываться и крупными молекулами органических веществ. Эти ориентированные слои не разрушаются при сближении коллоидных частиц, они создают структурно-механиче-1СКИЙ барьер, препятствующий их агрегации. Соединения, входящие в состав адсорбционно-сольватных слоев, называются стабилизаторами. [c.116]

Механизм электростатического отталкивания, обусловленного ионными двойными электрическими слоями, сейчас детально изучен. Взаимодействие сольватных слоев часто относят к неэлектро-стзтическим факторам устойчивости, что, конечно, неверно. Как известно, сольватация определяется силами дипольного взаимодействия и водородными связями, которые также имеют электростатическую природу и поэтому нет оснований противопоставлять эти два фактора устойчивости. [c.130]

Энтропийный эффект особенно значителен при полидентатных (хелатообразующих) лигандах. На рисунке 14-4 сопоставлены два комплекса кобальта один с монодентатным (NHg), а другой — с бидентатным (Еп) лигандами. Второй комплекс значительно устойчивее первого. Явление увеличения прочности комплекса при переходе от моно- к полн-дентатным лигандам называется хелатным эффектом. В основном он вызван повышением энтропии системы. Так, координационное число центрального иона (Со +) равно шести. При монодентатном лиганде (NHg) для насыщения координационной емкости центрального иона необходимо шесть молекул NHg, а при бидентатном (Еп) — вдвое меньше (три). Следовательно, во втором случае в более упорядоченном состоянии (во внутренней сфере комплекса) находится меньшее число частиц, чем в первом. Кроме того, в сольватной (гидратной) оболочке хелатного комплекса будет упорядочено меньшее число молекул растворителя, чем в нехелатном. Оба указанных фактора вместе понижают упорядоченность системы, и, следовательно, энтропия при переходе от нехелатных к хелатным комплексам возрастает. В общем чем вынте заряд центрального иона и чем больше донорных атомов в молекуле лиганда, тем значительнее возрастание энтропии системы и тем сильнее будет выражен хелатный эффект. В случае монодентатных лигандов мы имеем дело с небольшими изменениями энтропии (порядка единиц Дж/(К-моль). При полидентатных лигандах (до 6 донорных атомоз на одну молекулу) энтропия может достигать больших положительных значений (20б—2.50 Дж/(К-моль), что приводит к существенному понижению изобарного потенциала (формула 14-1) — фактор, благоприятствующий комплексообразованию. Другими словами, хелато-образование приводит к повышению величины комплексообразо-вание вследствие энтропии системы приводит ее в состояние термодинамически более выгодное, чем исходное. [c.287]

Изучению коагуляции золей посвящено много работ. Однако пока еще не создана единая теория, объясняющая все виды коагуляции. Наиболее хорошо согласуется с опытными данными теория устойчивости и коагуляции золей, предложенная Н. П. Песковым и развитая Б. В. Дерягиным и сотрудниками. Согласно этой теории, электролиты, десольватируя (дегидратируя) часть противоионов диффузного слоя, способствуют переходу их в адсорбированный слой, в результате чего уменьшается толщина диффузного слоя и С-потенциал частиц. Сжатие диффузной части двойного слоя влечет за собой понижение механической прочности ( расклинивающего действия) сольватных (гидратных) оболочек диффузных ионов, разъединяющих коллоидные частицы. Все эти факторы вызывают уменьшение сил отталкивания, способствуют слипанию и укрупнению частиц. [c.317]

В предыдущих главах была рассмотрена большая группа коллоидных систем, обладающих развитой физической поверхностью раздела и значительным избытком свободной поверхностной энергии, стремление которой к уменьшению делало системы термодинамически неустойчивыми. Благодаря избытку поверхностной энергии в этих системах образуются ионные и молекулярные адсорбционные слои, которые и сообщают агрегативную устойчивость коллоидным частицам. Легко видеть, что природа устойчивости этих систем совершенно отличается от устойчивости обычных истинных растворов пизкомолекулярных веществ, например сахара. Хотя каждая молекула сахара в растворе прочно связана примерно с 12— 15 молекулами воды, не приходится говорить, что молекула сахара окружена адсорбционно-сольватным слоем воды, потому что она не имеет иоверхности раздела и не образует фазы водный раствор сахара является однофазной системой. Устойчивость раствора сахара определяется тем, что связь молекул сахара с водой сильнее их взаимной связи в решетке сахара (энергетический фактор) и что растворенные молекулы сахара равномерно распределены во всем объеме раствора (энтропийный фактор). Термодинамически это означает, что состояние раствора сахара нри постояппом давлении и температуре может быть полностью описано изменением двух функций—теплосодержания АЯ и энтропии AS [c.252]