Гидратация как фактор стабилизации

Природная глина является продуктом коагуляции, проходящей в геологическом масштабе. В глинистых суспензиях коагуляция в различных ее формах также является доминирующим состоянием. Соответственно все процессы приготовления, обработки и применения буровых растворов направлены по пути ослабления коагуляции (пептизация и разбавление), ее сдерживания или предотвращения (стабилизация, коллоидная защита), регулирования (ингибирование) или усиления (электролитная, температурная агрессия, концентрационное загущение). Эти изменения смещают равновесие в сторону усиления или ослабления связей между глинистыми агрегатами, влияют на их лиофильность и дисперсность. В результате устанавливаются промежуточные равновесные состояния, которые и определяют технологические показатели буровых растворов. Таким образом, все протекающие в них изменения являются различными формами единого коагуляционного процесса, управляемого общими. закономерностями системы глина — вода, в которой этот процесс реализуется, и его физико-химическим механизмом. Проявлением этого механизма является модифицирование твердой фазы путем поверхностных реакций замещения и присоединения, включающих в себя гидратацию, ионный обмен и необменные реакции. Такого рода модифицирование, осуществляемое обработкой химическими реагентами, определяет уровень лиофильности системы, сдвигая его в должном направлении. При этом получают развитие факторы, влияющие на дисперсность, — набухание, пептизация или, наоборот, структурообразование и агрегирование. [c.58]

Рассматривая проблему коагуляции, а также явления тиксотропии и коацервации, мы видели, что проблема устойчивости, построенная на электростатических предпосылках, дает правильный путь для решения этого вопроса. Крайним выразителем такой теории с чисто качественной стороны был Кройт. Сопоставляя свойства лиофобных и лиофильных коллоидов, Кройт приходит к выводу, что у лиофобных коллоидов имеется только один фактор стабилизации — электрический заряд, а у лиофильных коллоидов таких факторов стабилизации два — заряд и гидратация. Вопрос об устойчивости лиофильных коллоидов будет рассмотрен особо, здесь же отмети.м только, что такое противопоставление лиофобных коллоидов лиофильным вряд л и правильно. Оно могло бы быть принято, если бы можно было допустить, что нейтральные молекулы гидратированы сильнее, чем ионы, и поэтому гидратацией последних можно было бы [c.247]

В изоэлектрической точке раствор белка неустойчив белок теряет один из факторов стабилизации — заряд. В этом случае прекращается отталкивание одноименно заряженных молекул, повышающее устойчивость коллоидного раствора. В качестве стабилизирующего фактора действует лишь гидратация (гидросфера, т. е. водная оболочка) белка. [c.37]

Анализ основных закономерностей коагуляции латексов различными методами показывает, что не существует единственной причины их агрегативной устойчивости. Последняя определяется совокупным действием различных по физической природе факторов стабилизации. Относительная роль каждого из них зависит от молекулярного строения поверхности полимерных частиц и модифицирующих ее адсорбционных слоев эмульгаторов. В частности, механизм стабилизации латексов эмульгаторами определяется молекулярным строением последних, способностью к ионизации, гидрофобно-гидрофильным балансом и гидратацией, структурой и плотностью упаковки адсорбционных слоев, образуемых ими на поверхности латексных частиц. При этом следует иметь в виду, что свойства стабилизирующих адсорбционных слоев на поверхности латексных частиц изменчивы и зависят не только от перечисленных выше факторов, но и от внешних физических условий, в которых протекает коагуляция. С этим связано наличие многообразных особенностей протекания коагуляционного процесса, которые могут быть правильно поняты и оценены в их взаимосвязи с наиболее общими и фундаментальными закономерностями коагуляционных явлений. [c.220]

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]

Защищенные частицы золей имеют примерно ту же величину ДП, что и макромолекулы ВМВ. По современным представлениям коллоидная защита является следствием возникновения пли усиления разных факторов стабилизации гидратации поверхности частиц [13 (стр. 305), 39, 40], увеличения -ф -потепциала частиц [13 (стр. 305), 41], взаимного отталкивания гибких макромолекул, адсорбированных на частицах золя [42]. Адсорбция защитного вещества на поверхности частиц продуктов гидролиза многовалентных металлов может сопровождаться химическим взаимодействием с образованием в поверхностных слоях гидрофильных комплексов [43, 44]. [c.116]

Следовательно, если Кройт говорит о взаимодействии с дисперсионной средой только молекул поверхностного слоя, он имеет в виду, прежде всего, гидратацию этих молекул независимо от того, ионизированы эти молекулы или нет. Отсюда делается понятной роль этих двух независимых по Кройту факторов стабилизации разряженный лиофил устойчив потому, что [c.333]

Разряженная частица в изоэлектрической точке не коагулирует, так как остается второй фактор стабилизации — гидратация. Чтобы лишить частицы гидратной оболочки, Кройт [c.345]

Гидратация как фактор стабилизации [c.287]

А—заряженная гидратированная частица. Устойчивость ее в золе определяется факторами стабилизации зарядом и гидратной оболочкой. Таким образом, здесь налицо — ионная и So— электронейтральная гидратация [c.366]

Одноименные заряды гранул препятствуют сближению мицелл при их броуновском движении, уменьшая тем самым возможность слипания частиц в более крупные агрегаты. Таким образом, мы видим, что важнейших факторов стабилизации золя обусловливаемых присутствием в нем третьего компонента, два а) электрический заряд гранул (дзета-потенциал) и б) гидратация ионов, в особенности связанного с гранулой диффузного слоя противоионов (наружного слоя мицеллы). Все те факторы, которые будут повышать дзета-потенциал и увеличивать гидратацию мицеллы, будут повышать стойкость золя. И, наоборот, всякие внешние воздействия на коллоидный раствор, приводящие к уменьшению электрокинетического потенциала и к уменьшению гидратации, будут способствовать процессу разрушения коллоидной системы, т. е. коагуляции. [c.376]

Осаждение лиофобных коллоидов. Наиболее важными факторами стабилизации коллоидов являются электрический заряд и гидратация или сольватация коллоидных частиц. Достаточно наличия одноименного электрического заряда, вызывающего отталкивание частиц друг от друга, или пленки адсорбированного растворителя, препятствующей частицам соприкасаться друг с другом, чтобы поддерживать диспергированные частицы в коллоидном состоянии. У лиофобных коллоидов, у которых притяжение между диспергированными частицами и дисперсионной средой мало, стабильность коллоидов зависит, главным образом, от отталкивания, которое существует между заряженными частицами. [c.646]

Для обеспечения формирования структуры цементного камня с минимальной пористостью и повышенной прочностью необходимо обеспечить стабилизацию состава гидратных соединений, предотвращение их фазовых переходов, регулирование процесса гидратации, оптимальное соотношение кристаллической и гелеобразной фаз в продуктах гидратации путем подбора состава и условий гидратации цемента. Упрочнение цементного камня в первый период твердения связано с появлением кристаллических гидратных новообразований, ростом их кристаллов, увеличением количества контактов срастания кристаллов друг с другом с образованием кристаллических агрегированных сростков, объединяющихся в дальнейшем в единый жесткий пространственный каркас. На этом этапе твердения кристаллические продукты гидратации оказывают положительное влияние на рост прочности. После образования пространственного каркаса дальнейший рост элементов, входящих в каркас, или образование новых контактов срастания между кристаллами вызывает появление внутренних напряжений, приводящих к появлению микро- и макротрещин, что снижает прочность структуры. На этом этапе твердения кристаллические фазы играют отрицательную роль, обусловливая протекание деструктивных процессов. Помимо этих факторов, деструктивные процессы связаны также с фазовыми превращениями гидратных соединений. [c.351]

Выше были приведены некоторые данные о гидратации адсорбционных слоев и возможности их коллоидного мицел-лярного структурирования. Этими явлениями и может быть обусловлена неэлектростатическая стабилизация латексов. Вместе с тем отдельные факторы устойчивости образуют определенное единство. В этом смысле можно говорить о единой природе агрегативной устойчивости, определяемой структурой и свойствами адсорбционных слоев эмульгатора на поверхности латексных частиц. [c.34]

Заметим, что стабилизация в кристаллическом поле (в ноле лигандов) — это лишь один из факторов, обеспечивающих устойчивость комплексов переходных металлов. На рис. 23 изображены экспериментальные данные по теплотам гидратации водных комплексов двухвалентных и трехвалентных ионов первого большого периода [164, 166, 170]. Точки (крестики) располагаются па кривой с двумя максимумами и минимумом на Мп + и Fe +. Если же вычесть энергию стабилизации кристаллического поля, исправленные значения (зачерненные точки) расположатся на плавной кривой, поднимающейся к концу периода. Этот основной вклад в устойчивость комплекса определяется притяжением лигандов к остову иона металла сферической симметрии. Он растет с увеличением заряда и уменьшением радиуса иона. Порядок устойчивости комплексов двухвалентных ионов металлов первого большого периода почти со всеми лигандами [164] растет в ряду Мп < Fe + Со + > Zn +. [c.52]

Влияние большой концентрации солей объясняется действием различных факторов изменением коэффициентов активности вследствие большого увеличения ионной силы в водном растворе изменением гидратации ионов.в водном растворе вследствие очень большой концентрации ионов уменьшением диэлектрической проницаемости раствора в результате повышения концентрации ионов стабилизацией комплексов. На рис. 20 показано, как добавление различных солей отражается на коэффициенте экстракции. [c.109]

При использовании неионогенных эмульгаторов электростатический фактор, связанный с существованием двойного электрического слоя, имеет подчиненное значение. В этом случае системы стабильны, хотя -нотен-циал невысок (5—9 мВ). Агрегативная стабильность дисперсий на неионогенных эмульгаторах определяется гидратацией адсорбционных оболочек глобул и структурно-механическим барьером, обусловленным высокой прочностью, коллоидных адсорбционных слоев эмульгатора (неэлектростатический фактор). При этом стабилизация происходит вследствие дегидратации и структурных превращений в адсорбционно-гидратном слое. Эффективность эмульгатора смешанного типа, например сульфатированного оксиэтилированного алкилфенола, зависит от полярности мономера и имеет экстремальный характер. Агрегативная стабильность повышается, если полимер содержит большое число функциональных полярных групп, которые концентрируются на границе глобула — вода. [c.67]

Гидратация латексных систем с образованием эластичного защитного межфазного слоя является основным фактором стабилизации латексных систем. При введении в растворы эмульгаторов и в латексы частиц активированного силикагеля (5102) за счет дегидратации наблюдается местная коагуляция вокруг частицы 5102 в системах с ионным и неи онным ПАВ. Отличием растворов неионных ПАВ от ионных является обратимость коагуляции, вызванной 5102 (исчезновение образовавшихся хлопьев), что обусловлено восстанавливаемостью структуры межфазного слоя, имеющего малую степень ионизации. Образующиеся в водном растворе изученного нами ОН-14 хлоиья — коагуляты являются фазой ПАВ, отличающейся по вязкости и по концентрации от исходного раствора и обладающей меньшим сродством с дисперсионной средой. Вода — неионное ПАВ ОП-14 представляет собой своеобразную систему с нижней критической температурой смешения, при которой начинается разделение раствора на две фазы (Гразд) [16]. Причина разделения раствора в процессе нагрева — уменьшающееся взаимодействие между дисперсионной средой и ассоциатом ПАВ, которое начинается раньше разделения раствора на фазы по достижении определен- [c.450]

Структурно-механический фактор стабилизации пен связан со специфическим упрочнением тонких пленок за счет гидратации адсорбционных слоев, а также за счет повышения вязкости межпленочной жидкости. [c.64]

Таким образом, гидратация является дополнительным фактором стабилизации. Кройт (1922 г.) а основании своих работ с агар-агаром пришел к выводу, что гидрофильные коллоиды, в отличие от коллоидов гидрофобных, обладают двумя факторами стабилизации-гидратацией и электрическим зарядам. Для коагуляции гидрофобного коллоида достаточно уничтожить (заряд. Для коагуляции гидрофильного коллоида этого недостаточно. Так, добавляя к кшлоиду спирт, обладающий свойством снимать гидратационные оболочки с коллоидных частиц, Кройт показал, что агар и другие гидрофильные коллоиды делаются 1мутным1И, однако еще не теряют стойкости. Чтобы вызвать коагуляцию, необходимо воздействовать на заряд. Добавление небольшого количества электролитов вызывает немедленную коагуляцию. Кройт полагает, что при дегидратации гидрофильный коллоид, приобрегает все свойства гидрофобного коллоида и, в частности, большую чувствительность к электролитам. [c.288]

Переходя к рассмотрению применимости современных теорий устойчивости для описания механизма стабилизации и дестабилизации суспензий клеток, следует прежде всего отметить, что между поверхностью клетки и окружающей ее водной средой поверхностное натяжение равно нулю [14]. Следовательно, суспензии микроорганизмов, согласно классификации Ребиндера—Щукина (см. раздел 1.1), являются типичными лиофильными системами, что подтверждается многочисленными опытными данными. Исключение составляют некоторые виды микроорганизмов или клетки культур, выращенных на специальных средах (Маршалл и др., 1973,1975). В этом случае поверхность бактерий может быть полностью гидрофобна или гидрофобность характерна только для полюса клетки. Таким образом, сольватация поверхности, рассматриваемая в коллоидной химии как один из факторов стабилизации дисперсии, имеет большое значение и для оценки устойчивости биологических систем в связи с обнаруженной высокой степенью гидрофильности поверхности клеток микроорганизмов. Развитые гидратные оболочки препятствуют взаимодействию и агрегации клеток (Буш, Стамм, 1968 Зонтаг, 1976), вызывают затруднения при флотации микроорганизмов (Сотскова, Кульский и др., 1981), ухудшают адгезию клеток (Звягинцев, 1973). Как правило, повышение заряда поверхности (увеличение f-потенциала) усиливает ее гидратацию, т. е. электрические свойства клеток не только обуславливают существование электростатического барьера, но и играют определенную роль в формировании фактора [c.16]

Рассмотрим факторы, от которых зависит активность катализатора. На основании изучения природы активности аморфных алюмосиликатных катализаторов почти двадцать лет назад обнаружено, что обезвоженный катализатор вследствие значительного коксообразования не обладает достаточной активностью. Однако в результате адсорбции небольшого количества воды (0,2%) при высокой температуре его активность восстанавливается. Слабо дегидратированные образцы (1,4% воды) обладают высокой и стабильной активностью. Для объяснения активирующего действия воды сделано предположение [9, с. 37, 67], что гидроокиси, являющиеся активными центрами, способны отщеплять протон и резко увеличивать свою кислотность при гидратации. Одновременно происходит стабилизация аниона, образующегося на поверхности катализатора крекинга при отщеплении протона, и увеличивается подвижность П01след-него. Это отмечено и в работах [26, 37]. [c.58]

Структурно-механическая стабилизация — надежный фактор устойчивости коллоидов и находит широкое производственное применение. В качестве примера можно указать на стабилизацию суспензий минеральных вяжущих строительных материалов (цемента, извести, гипса) в процессе их гидратационнйго твердения—стабилизацию, осуществляемую различными поверхностно-активными веществами лигносульфонатами кальция (пластификатор ССБ), олеиновой кислотой и органическими соединениями типа полуколлоидов. Небольшие добавки этих веществ содействуют адсорбционному и химическому диспергированию при гидратации и гидролизе твердых частиц (см. гл. V) и изменяют кристаллическую структуру (адсорбционное модифицирование). Так, например, в трехкальциевом алюминате ЗСаО-АЬОз (составная активная часть цемента) происходит изменение от правильных гексагональных табличек до ните- и палочкообразных частиц, тонких иголочек. В результате в системе накапливается коллоидная фракция, резко возрастает скорость гид- [c.128]

Наибольшее число опубликованных калориметрических данных было получено в работах типа I. Возможно, это объясняется несколько меньшими экспериментальными трудностями в исследовании таких комплексов, а также тем обстоятельством, что энергетические факторы 2 и 5 для металлов в этом случае отсутствуют. Примеры из этой группы ионов металлов использовались в ранних работах по применению теории кристаллического поля. К числу таких примеров относятся термодинамические данные для газообразных дигалогенидов [132], теплоты гидратации двухзарядных [133] и несколько менее точные значения для трехзарядных ионов [134] элементов первого переходного ряда. Анализ всех- этих данных показал качественное соответствие экспериментальных данных с выводами теории кристаллического поля. Типичный график, иллюстрирующий выводы указанной теории, приведен на рис. 16. Общая особенность таких кривых для высокоспиновых комплексов состоит в том, что значения —ДЯ для трех ионов с нулевой стабилизацией в поле лигандов, а именно для a +(d ), Mn +(d ) и Zn + (d ), изменяются почти линейно в соответствии с предсказанием электростатической теории при условии постоянства величины Д5 в пределах ряда. Было показано [135], что отклонения от почти прямой линии, проходящей через точки, соответствующие Са +, Мп и Zn +, можно качественно объяснить стабилизацией в поле лигандов. Хотя общий характер указанных кривых становится таким образом ясен, тотфакт, что значения для Мп обычно лежат несколько выше прямой линии, проходящей через точки для Са2+ и Zn +, все еще не находит удовлетворительного объяснения не совсем понятно, почему значения теплот для остальных ионов исправленные на вычисленную теоретически величину стабилизации в поле лиган- [c.69]

Отклонения от корреляционного соотношения Брёнстеда могут наблюдаться в том случае, если переходное состояние характеризуется специфическими взаимодействиями. Вследствие небольшого размера протона обычные стерические затруднения почти не влияют на кислотно-основное равновесие. Вместе с тем наличие объемных групп у одного или обоих реактантов, сказывается на кинетике реакции, поскольку такие группы препятствуют сближению частиц А] и В2 в переходном состоянии. Известно несколько примеров, отчетливо демонстрирующих этот эффект в реакциях, катализируемых кислотами или основаниями. Так, стерические затруднения проявляются при катализе замещенными пиридинами и их катионами гидратации ацетальдегида [45], когда наличие заместителей в положениях 2 и 6 приводит к уменьшению каталитической активности. Аналогично замедление процесса, обусловленное пространственными затруднениями, наблюда-. ют при катализе алкилпирилннами или их катионами галогенирования кетонов [46], мутаротации глюкозы [47] и инверсии ментона [47]. Противоположный эффект был обнаружен в катализируемых анионами реакциях галогенирования различных кетонов и эфиров [48]. Для большинства субстратов и карбоксилат-анионов соотношение Брёнстеда выполняется точно. Однако, если и катализатор и субстрат содержат вблизи реакционного центра заместители большого размера (алкильную или арильную группу или бром), наблюдаемая скорость реакции превышает ожидаемую на величину, достигающую 300%. Это означает, что близкое расположение в переходном состоянии двух больших групп должно понижать его энергию. Стабилизация переходного состояния, вероятно, определяется не столько энергетикой любого непосредственного притяжения между группами, сколько эффектом образования полости в растворителе путем подавления некоторых взаимодействий между молекулами воды. Две находящиеся на близком расстоянии группы будут приводить к разрыву меньшего числа связей между молекулами воды при образовании полости, чем группы, удаленные друг от друга. Этот фактор оказывает стабилизующее действие на переходное состояние. Порядок величины указанного эффекта можно проиллюстрировать, воспользовавшись данными из работы Батлера по изучению изменения растворимости в воде последовательно расположенных членов некоторых гомологических рядов. Батлер нашел [49], что каждая дополнитель- [c.261]

Резонансная стабилизация активированных комплексов требует планарного электронного пути и, следовательно, должна быть чувствительна к стерическим факторам, действующим на субстрат, а также к степени упорядоченности белковой части пути (которая должна быть расстроена при денатурации). Рассматривая эту проблему с точки зрения поведения белка, Кердью и автор настоящей статьи [67] нашли, что ширина запрещенной полупроводниковой зоны у гемоглобина гораздо больше, чем у макроциклических ароматических веществ. Так, мезомерные пути в белках, вероятно, ограничены непосредственным соседством активного центра, и в этом отношении белки, по-видимому, отличаются от окисных катализаторов полупроводникового типа [68]. Влияние гидратации еще должно быть изучено, но кажется вероятным, что она воздействует главным образом на поверхность молекулы белка. [c.323]

У некоторых белков 5о настолько мало , что этот вид гидратации сам по себе (без помощи ионной стабилизации) не в со стоянии обеспечить устойчивость дисперсной фазы. Такие белки при переходе в изоэлектрическое состояние самопроизвольно выпадают в осадок. К числу белков этой категории относятся глобулин крови, эдестин, глиадин, казеин и некоторые другие. Золи их устойчивы только при значении pH, не равных изоэлект-рическим точкам. Основным фактором устойчивости подобных [c.362]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология