Взаимодействие коллоидных части молекулярное

Молекулярная теория находит подтверждение в ряде фактов и наблюдений. Во-первых, определение молекулярных весов в раа-бавленных растворах полимеров методами, прямо указывающими молекулярный вес частиц (например, методом светорассеяния), однозначно показало отсутствие в таких растворах мицелл, т. е. частиц, состоящих из агрегатов молекул. Во-вторых, растворение высокомолекулярного вещества, как и растворение низкомолекулярных соединений, идет самопроизвольно, часто с выделением тепла. Например, достаточно желатин внести в воду, а каучук в бензол, чтобы через некоторое время без какого-либо вмешательства извне образовался раствор полимера в растворителе. При диспергировании же вещества до коллоидного состояния, как известно, требуется затрата энергии на преодоление межмолекулярных сил. В-третьих, растворы полимеров термодинамически устойчивы и при соответствующих предосторожностях могут храниться сколь угодно долго. Коллоидные растворы, наоборот, термодинамически неустойчивы и способны стареть. Это объясняется тем, что при растворении полимеров всегда образуется гомогенная система и свободная энергия уменьшается, как, и при получении растворов низкомолекулярных веществ, либо за счет выделения тепла в результате взаимодействия полимера с растворителем, либо за счет увеличения энтропии. При получении же гетерогенной коллоидной системы ее свободная энергия всегда возрастает в результате увеличения поверхности дисперсной фазы. В-четвертых, растворение высокомолекулярных соединений не требует присутствия в системе специального стабилизатора. Лиофобные же золи не могут быть получены без специального стабилизатора, придающего системе агрегативную устойчивость. Наконец, растворы полимеров находятся в термодинамическом равновесии и являются обратимыми системами к ним приложимо известное правило фаз Гиббса. [c.434]

Содержание предлагаемой книги не традиционно. Одну из основных задач авторы видели в необходимости сформировать у читателя критический подход к оценке состояния конкретных нефтяных систем и выбору совокупности оптимальных приемов технологического воздействия на них. Постановка такой задачи отразилась и на структуре книги, которая состоит из глав, соответственно посвященных молекулярно- и коллоидно-дисперсному состоянию нефтяных систем. Кроме того, необходимо было осветить современные методы исследования межмолеку-лярных взаимодействий, размеров сложных структурных единиц, термодинамику, кинетику их роста, свойств дисперсных систем и основы физико-химической технологии нефти. Не все части книги написаны одинаково успешно и с необходимой глубиной. [c.5]

В методах химической конденсации вещество коллоида получается с помощью той или иной химической реакции и выделяется ири этом в коллоидном состоянии. Эти методы основаны большей частью на таких взаимодействиях в растворах, которые приводят к образованию вещества в условиях, когда оно нерастворимо. Образуясь первоначально в молекулярно-дисперсной форме, оно стремится выделиться из раствора в осадок. Необходимо так подобрать условия проведения реакции (концентрация реагирующих веществ, pH среды, последовательность операций, температура, перемешивание и пр.), чтобы процесс агрегации, т. е. соединения молекул в более крупные частицы, прекращался на определенной стадии во избежание слипания частиц. Обычно этому способствует применение растворов достаточно низкой концентрации и медленное смешение их. [c.530]

Чтобы лучше понять закономерности кинетики гетерогенно-ката-литических процессов, целесообразно рассмотреть специфические особенности катализа на поверхности раздела фаз. В гомогенном катализе катализатор выступает в молекулярной форме, в гетерогенном катализе катализатор выступает в форме совокупности большого числа молекул или атомов, образующих отдельную фазу. Так, например, в коллоидной частице платины сосредоточено 10 10 атомов, из них менее 1 % расположено на поверхности частицы. В скелетном никеле число атомов в частице радиусом 50 мкм равно 10 , из них только несколько процентов находится на поверхности раздела фаз. Следовательно, в гетерогенном катализаторе только незначительная часть атомов или молекул катализатора может непосредственно взаимодействовать с молекулами реагирующих веществ. С увеличением 5уд возрастает доля молекул или атомов, находящихся на поверхности раздела фаз, возрастает и каталитическая активность. Однако диспергирование катализатора до молекулярной степени дисперсности необязательно приведет к максимальной активности катализатора. Активность при этом может проходить через максимум и снижаться до нуля. Активные центры на поверхности катализатора могут включать несколько атомов или атомных групп. Их каталитическая активность может зависеть от атомов и молекул, находящихся во втором, третьем или п-м слоях атомов и молекул. Тогда переход к молекулярной степени дисперсности приведет к разрушению активного центра и к потере активности катализатора. В гомогенно-каталитических реакциях в растворах молекулы катализатора равномерно распределены по всему объему жидкой фазы. В гетерогенном каталитическом процессе молекулы или атомы, принимающие участие в элементарном каталитическом акте, сосредоточены в очень малом объеме, ограниченном поверхностью катализатора и толщиной слоя раствора (газа) Л, равной расстоянию, на котором начинают существенно проявляться силы притяжения между молекулами реагирующих веществ и поверхностью катализатора. Принимая /г 10 м и 5уд 100 м г"1, рассчитаем объем реакционного пространства, в котором протекает элементарный химический акт [c.636]

На основании общих модельных предста влений Б. В. Дерягиным совместно с Л. Д. Ландау была развита количественная теория коагуляции и устойчивости дисперсных систем. Основу этой физической теории составляет учет молекулярных сил Ван дер Ваальса взаимодействия между коллоидными частичками и электростатического отталкивания двойных электрических слоев этих частичек при их перекрытии. Задача, таким образом, сводится к расчету баланса сил сцепления и сил отталкивания между коллоидными частичками. [c.80]

Эффектом экранирования объясняется уменьшение энтальпии в процессе мицеллообразования. Взаимодействие отдельных частей молекулы ПАВ в. молекулярном растворе с растворителем характеризуется различным по знаку изменением энтальпии лиофильная часть взаимодействует с выделением теплоты, лиофобная — с поглощением теплоты. Именно поэтому энтальпия растворения ПАВ имеет небольшие положительные или отрицательные значения (чаще всего для водных растворов она положительна). В мицеллярном растворе экранирование лиофобных групп приводит к уменьшению поглощения теплоты, т. е. к снижению энтальпии коллоидной системы по отношению к энтальпии образования истинного раствора. Так как мицеллообразование можно рассматривать как возникновение новой [c.342]

Образование истинного раствора пластификатора в полимере принято называть совместимостью [I]. Если полимер самопроизвольно набухает в пластификаторе, то это значит, что он с ним совмещается, т. е. происходит молекулярное диспергирование за счет термодинамического сродства пластификатора к полимеру. Если пластификатор не имеет термодинамического сродства к полимеру, он самопроизвольно в полимер не проникает, т. е. набухания не происходит [2]. Однако при принудительном смещении на вальцах или в экструдере в результате затрат механической энергии пластификатор может коллоидно диспергироваться в полимере, но образующаяся эмульсия является термодинамически и агрегативно неустойчивой системой, взаимодействие между полимером и пластификатором отсутствует, и поэтому система расслаивается. Внещне расслаивание проявляется в выпотевании пластификатора— образовании на поверхности пластифицированного полимера жирного налета или капель. В прозрачных полимерных пленках микроскопические капли пластификатора становятся центрами рассеяния света, и материал мутнеет. Выпотевание пластификатора может происходить и под влиянием температуры, давления механических напряжений и т. д. При создании промышленных рецептур пластифицированных полимеров часто используют пластификаторы, ограниченно совместимые с полимером. [c.137]

Коллоидная химия. В учениях о коллоидах рассмотрены структура, свойства и поведение систем, включающих частицы относительно больших размеров, часто не взаимодействующих с окружающей средой (лиофобные коллоиды) или образующих растворы, близкие к молекулярным (растворы высокомолекулярных соединений). Коллоидная химия выделилась в самостоятельный крупный раздел физической химии благодаря бурному развитию в последние десятилетия этой области науки, ее больщой роли практически во всех процессах, связанных с жизнедеятельностью организмов, и во многих природных процессах. [c.7]

Основы физической и коллоидной химии позволяют заложить фундамент развития качественных и количественных представлений об окружающем мире. Эти знания необходимы для дальнейшего изучения таких специальных дисциплин, как агрохимия, почвоведение, агрономия, физиология растений и животных и др. Современное состояние науки характеризуется рассмотрением основных физико-химических процессов на атомно-молекулярном уровне. Здесь главенствующую роль играют термодинамические и кинетические аспекты сложных физико-химических взаимодействий, определяющих в конечном счете направление химических превращений. Выявление закономерностей протекания химических реакций в свою очередь подводит к возможности управления этими реакциями при решении как научных, так и технологических задач. Роль каталитических (ферментативных) и фотохимических процессов в развитии и жизни растений и организмов чрезвычайно велика. Большинство технологических процессов также осуществляется с применением катализа. Поэтому изучение основ катализа и фотохимии необходимо для последующего правильного подхода к процессам, происходящим в природе, и четкого определения движущих сил этих процессов и влияния на них внешних факторов. Перенос энергии часто осуществляется с возникновением, передачей и изменением значений заряда частиц. Для понимания этой стороны сложных превращений необходимо знание электрохимических процессов. Зарождение жизни на Земле и ее развитие невозможно без участия растворов, представляющих собой ту необходимую среду, где облегчается переход от простого к сложному и создаются благоприятные условия для осуществления реакций, особенно успешно протекающих на разделе двух фаз. [c.379]

Своей активностью коллоидная фракция обязана в основном. очень малому размеру частиц по отношению к их массе. Благодаря большой удельной поверхности поведение частиц этой фракции определяется главным образом электростатическими зарядами на их поверхностях, которые способствуют развитию сил притяжения и отталкивания между отдельными частичками. Особенно активными коллоидами являются глинистые минералы. Это объясняется как формой (мельчайшие кристаллические пластинки или пакеты таких пластинок), так и молекулярным строением частиц, что приводит к образованию сильных отрицательных зарядов на их базальных поверхностях и положительных зарядов на ребрах. Взаимодействие между этими противоположными зарядами при низких скоростях течения сильно влияет на вязкость глинистых буровых растворов и является причиной обратимого структурообразования, когда раствор находится в состоянии покоя. [c.17]

Среди дисперсных систем коллоидные растворы занимают промежуточное положение между суспензиями и истинными растворами диаметр распределенных частичек в жидкой фазе коллоидного раствора колеблется от 1 до 100 ммк. Коллоидные растворы могут быть получены двумя различными- методами дисперсионным (уменьшением величины частиц более грубых дисперсных систем) и конденсационным (увеличением величины частиц истинных растворов, обладающих молекулярной или ионной дисперсией вещества). Коллоидные растворы называются также золями. В отличие от истинных растворов коллоидные растворы являются оптически неоднородными системами, так как световые лучи в них подвергаются светорассеянию этим объясняется опалесценция коллоидных растворов (различные окраски в отраженном и проходящем свете), что служит отличительным признаком коллоидных систем. Так как величина частиц коллоидного раствора одного и того же вещества колеблется в широких пределах, то окраска этих растворов может быть различной. Для коллоидных растворов характерны все явления, происходящие на поверхности раздела двух фаз, особенно процесс поглощения различных веществ на поверхности (адсорбция). Одним из продуктов адсорбции из растворов могут быть молекулы растворителя, в частности воды. Коллоидные системы, в которых частички неспособны взаимодействовать с дисперсионной средой (в частности, с водой), а следовательно, и не могут в ней растворяться, называются лиофобными (гидрофобными). Например, к гидрофобным коллоидам относятся коллоидные металлы, сульфиды. Лиофильные коллоиды характеризуются тем, что дисперсная фаза взаимодействует с дисперсионной средой и способна в ней растворяться. Если дисперсионной средой служит вода, коллоиды называются гидрофильными (например, желатин, клей и др.). Частички коллоидного раствора, помимо молекул воды, могут адсорбировать на своей поверхности ионьь [c.244]

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]

Такая классификация вытекает из первоначального определения активности наполнителей, их способности повышать механические свойства наполняемой среды при образовании в ней суспензии частиц наполнителя. Активность наполнителя обусловлена тем, что частицы наполнителя на молекулярном уровне взаимодействуют с наполняемой средой на границе раздела с образованием сольватных оболочек. Это означает, что часть дисперсионной среды (полимера), расходуемая, на формирование оболочек, переводится в особое двухмерное состояние с повышенными механическими свойствами по сравнению с обычным трехмерным состоянием наполняемого тела. Доля находящейся в двухмерном состоянии наполняемой среды возрастает с повышением дисперсности (поверхности) частиц наполнителя при данном объемном содержании, причем оптимум дисперсности находится в области коллоидных размеров частиц, так как при дальнейшем повышении дисперсности исчезает граница между двумя фазами. [c.14]

Для сбли.жающихся коллоидных частичек преобладание молекулярных сил взаимодействия осуществляется на относительно больших (силы дальнодействия) и очень малых расстояниях, в промежутке между которыми отталкивающие силы электростатической природы обусловливают существование энергетического барьера, обеспечивающего агрегативную устойчивость частичек. На величину энергетического барьера существенное влияние оказывают природа и концентрация электролита, вводимого в систему. [c.94]

Следует отметить, что подобное деление коллоидных систем приближенно, так как нельзя провести резкого разграничения между суспензоидами и молекулярными коллоидами. Например, часто при взаимодействии суспензоидных частиц образуется гель со свойствами, сходными со студнями высокомолекулярных соединений. Кроме того, среди неорганических веществ много высокомоле- [c.73]

Механическим свойствам полимерных мембран на ранних стадиях их разработки уделяли мало внимания особое значение придавалось эксплуатационным характеристикам, таким как проницаемость, селективность. В результате не удалось добиться повышения прочности патронных фильтров, особенно тех, которые содержат микрофильтры с максимальной пористостью (а следовательно, с минимальной прочностью). Механические свойства зависят от строения химических групп, макромолекул, микрокристаллического и коллоидного уровней. Рассмотрим, например, значение структуры для одного из основных механических свойств — эластичности. Аморфные полимеры типа поликарбонатов и полисульфонов имеют характерную эластичность как в плотном, так и в пористом состоянии. Сильнокристаллические и сильносшитые полимеры, с другой стороны, имеют тенденцию к хрупкому состоянию. Поликристаллические полимеры могут быть отнесены к любому из этих классов в зависимости от природы сил молекулярного взаимодействия и способа, которым их перерабатывают. Например, разветвленный полиэтилен низкой плотности со слабыми когезионными силами проявляет соответствующую эластичность, поскольку подвижные аморфные области, не содержащие поперечных сшивок, проявляются как одна из форм внутренней пластификации со снятым напряжением. С другой стороны, поликристаллические полимеры, проявляющие склонность к образованию водородных связей, имеют тенденцию к повышению хрупкости, поскольку межмолекулярные и внутримолекулярные связи являются эффективными поперечными связями, а хрупкость пропорциональна плотности поперечных связей. Если набухшие в воде мембраны из целлюлозы и найлона 6,6 высушить, то капиллярные силы будут способствовать высокой концентрации эффективных поперечных связей, и в результате мембрана уплотнится и хрупкость ее повысится. Однако в том случае, когда сушку проводят, заменяя растворитель (например, часто заменяют изопропанол гексаном), плотность поперечных связей минимальна, а эластичность будет сохраняться и в сухом состоянии. [c.117]

Можно считать, что образование поверхностного слоя на стекле происходит следующим образом. В стекле, наряду с молекулами силикатов, имеются молекулы кремнезема, слабо связанные с основаниями. При действии воды или водных растворов взаимодействовать будут только те соединения или части молекул, которые легко подвергаются гидролизу. Молекулярные образования или части молекул, не связанные или слабо связанные с основаниями, внутри которых осуществляются парноэлектронные ковалентные связи, создают общую структуру стекла, не подвергающуюся разрушению водными растворами. В первый момент соприкосновения стекла с раствором происходит адсорбция и обмен между ионами раствора и ионами поверхности стекла. Это приводит к более глубокому гидратированию молекул силикатов и облегчает их гидролиз. Разрушение стекла, обусловленное гидролизом силикатов, усложняется коагуляцией коллоидной кремневой кислоты. [c.21]

Рассмотренные выше специфические поверхностные свойства растворов поверхностноактивных веществ позволяют предполагать, что и объемные свойства этих растворов отличаются соответственно рядом особенностей. Действительно, опыт показывает, что поверхностные и объемные свойства растворов поверхностноактивных веществ тесно связаны между собой и что их многие важные в техническом отношении свойства часто зависят не от поверхностных, а именно от объемных свойств. Основной отличительной чертой этих растворов является наличие в них частиц коллоидных размеров, так называемых мицелл, образующихся вследствие самопроизвольной ассоциации первичных молекул или И01юв растворенного вещества. Мицеллы с этими ионами и молекулами находятся в термодинамически устойчивом равновесии. Взгляды большинства исследователей в настоящее время сходятся на том, что поверхностные явления связаны с неассоциированными ионами или молекулами и что, следовательно, мицеллы не участвуют в образовании поверхностных или междуфазных адсорбционных пле1юк [1]. Однако вследствие наличия равновесия между мицеллами и частицами молекулярных размеров любой фактор, влияющий на мицеллообразование, изменяет условия взаимодействия молекул и ионов при образовании поверхностной пленки и таким образом косвенным путем влияет на поверхностные свойства растворов. [c.287]

Такое своеобразное распределение могло быть вызвано только светофильтровым действием избытка красителя, присутствующего в Т1С1 в коллоидной фазе и обладающего незначительной фотоэлектрической чувствительностью по сравнению с красителем, адсорбированным в молекулярно-дисперсном состоянии, которому и должна быть приписана остающаяся часть спектрального распределения фотоэффекта. Широкое распространение последнего в область длинных волн свидетельствует о сильном взаимодействии между адсорбированными молекулами и электронными зонами кристаллической решетки, как это несомненно должно иметь место при столь эффективном процессе фотосенсибилизации, какой наблюдается здесь. [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология