Броуновское движение в суспензиях

Седиментация. Седиментационный анализ. В грубодисперсных системах с частицами, плотность которых значительно больше плотности среды, частицы оседают под действием силы тяжести намного быстрее, чем они смещаются в результате броуновского движения. Оседание частиц в поле тяготения, называемое седиментацией, используется для определения их размеров, фракционирования систем и для других целей. Скорость движения частиц рассчитывается из равенства силы тяжести с поправкой на силу. Архимеда и силы вязкого сопротивления среды, находимой по формуле Стокса /=6 пг гю. Наиболее точный вариант седи-ментационного анализа — гравиметрический. Основной прибор, применяемый в этом методе,— весы, к которым подвешивается погружаемая в жидкость легкая чашечка. Кроме весовых седиментометров, существуют устройства, основанные на измерении гидростатического давления столба суспензии. Прибор для таких измерений был предложен Г. Вигнером. Более детально описание седиментометров и техники проведения седиментометрического анализа можно найти в руководствах по лабораторным работам. [c.148]

Если бы устойчивость лиофобных коллоидов определялась только равновесием, то повышение температуры и связанное с ним усиление броуновского движения дисперсных частиц должно было бы всегда вести к увеличению устойчивости системы. Однако в золях, суспензиях и эмульсиях повышение температуры ведет, наоборот, к понижению устойчивости. Это противоречие было полностью устранено Н. П. Песковым, когда он в 1920 г. предложил различать два типа устойчивости — кинетическую и агрегативную устойчивость. [c.324]

К микрогетерогенным и грубодисперсным системам относятся суспензии, эмульсии, аэрозоли, порошки см. гл. VI, 2). По сравнению с коллоидными частицами в этих системах частицы дисперсной фазы имеют значительно большие размеры и они уже видны в оптический микроскоп. В микрогетерогенных и грубодисперсных системах не проявляются такие молекулярно-кинетические свойства, как броуновское движение, диффузия, осмотическое давление. [c.221]

Молекулярно-кинетические свойства неструктурированных коллоидных систем и обычных истинных растворов принципиального различия не имеют разница носит лишь количественный характер. Как молекулы, так и коллоидные частицы находятся в беспрерывном тепловом движении, которое применительно к коллоидным системам получило название броуновского движения. Даже сравнительно крупные частицы эмульсий и суспензий совершают постоянные колебательные движения, которые можно наблюдать в микроскоп. [c.57]

Можно считать, что граница между суспензиями (взвесями) и коллоидными растворами определяется появлением броуновского движения твердых частиц. С возникновением броуновского движения эти частицы не могут осаждаться под действием силы тяжести. [c.239]

Размеры частиц существенно влияют на процесс разделения дисперсные системы разделяются тем труднее, чем мельче частицы. Очень мелкие частицы (менее 0,5 мкм) становятся чувствительными к ударам молекул жидкости и газа при броуновском движении вследствие этого они не отделяются отстаиванием. Размер частиц газовых суспензий зависит от их происхождения пыль и брызги механического происхождения, образовавшиеся, например, при дроблении, пересыпании и т.д., состоят из сравнительно крупных частиц размерами порядка десятков микрон дым и туман, образующиеся в результате конденсации паров каких-либо веществ (легкоплавкие металлы, смолы, кислоты) или протекания химических реакций в газовой среде, состоят из очень мелких частиц размерами в несколько микрон или даже долей микрона. [c.360]

Переходную область между суспензиями и истинными растворами (гомогенные системы) занимают коллоидные растворы, в которых размеры частиц, находящихся в жидкости, являются средними между размерами молекул и частиц взвесей. Граница между суспензиями и коллоидными растворами может быть в первом приближении охарактеризована появлением броуновского движения твердых частиц, с возникновением которого эти частицы не могут осаждаться под действием силы тяжести. [c.176]

В 1828 г. Роберт Броун, наблюдая в микроскоп цветочную пыльцу, суспендированную в воде, заметил, что частицы пыльцы находятся в постоянном движении. Это явление, названное позже броуновским движением, долгое время не находило объяснения. Предположение о том, что движение частиц связано с их жизненными функциями, должно было быть отвергнуто, поскольку такое же явление наблюдалось и для суспензий неорганических веществ. Это движение нельзя было объяснить и предположением о микроскопических конвективных токах, обусловленных, например, колебаниями температуры в системе. Действительно, если бы движение частиц было вызвано конвекцией, то наблюдалось бы одновременное перемещение соседних частиц, находящихся в одном потоке, с одинаковой скоростью. На самом же деле соседние частицы движутся с различными скоростями и по траекториям, пересекающимся под разными углами. Следовательно, причина броуновского движения более микроскопическая , чем микроконвекции. [c.49]

Лучшие свойства обеспечиваются при получении частичек менее 1 мкм, что соответствует истинно коллоидному раствору. Последний отличается от суспензии сравнительно меньшей скоростью седиментации, что связано с броуновским движением, присущим частичкам в коллоидных растворах. Не являясь истинными растворами, частички малых размеров при определенных концентрациях по закону энтропии стремятся к равномерному распределению в объеме. Этому препятствует коагуляция. Согласно теоретическим и экспериментальным данным устойчивость коллоидных растворов повышается с уменьшением размеров частичек. Это связано, в частности, с тем, что чем крупнее частичка, тем выше вероятность ее превращения в центр коагуляции. [c.364]

В отличие от растворов и систем с молекулярной степенью дисперсности лиофобные золи имеют ограниченную устойчивость. Неустойчивость грубодисперсных суспензий связана главным образом со значительной скоростью оседания их частиц под действием силы тяжести. В более высокодисперсных системах броуновское движение достаточно интенсивно, чтобы предотвратить оседание, но с течением времени устойчивость и этих систем нарушается вследствие возникающих в них изменений, приводящих к укрупнению частиц. Когда размеры частиц становятся достаточно большими, они оседают, и дисперсная фаза отделяется от дисперсионной среды. [c.192]

Так как частицы дисперсной фазы в грубодисперсион ных системах сравнительно велики и не совершают поступательного броуновского движения (оно возможно лишь для частиц размером меньше микрона), они сравнительно быстро оседают. Чем крупнее частицы дисперсной фазы, тем быстрее они оседают. Поэтому можно произвести разделение частиц полидисперсной суспензии на фракции по размерам—фракционирование суспензии, а также провеет седиментационный анализ полидисперсной системы, т. е. установить ее фракционный состав. [c.92]

Вследствие больших размеров частиц дисперсной фазы в суспензиях отсутствует броуновское движение. Поэтому в них не происходит диффузия и не наблюдаются, связанные с последним, кинетические свойства (осмос, седиментационное равновесие и т. п.). А в разбавленных суспензиях происходит быстрая седи-292 [c.292]

Грубодисперсные системы (например, пыль или суспензия песка в воде) седиментационно неустойчивы и оседают, так как частицы их тяжелы и практически не могут осуществлять теплового (броуновского) движения. Наоборот, высокодисперсные системы (газы, истинные растворы) обладают высокой кинетической устойчивостью, так как им свойственны тепловое движение и способность к диффузии. Коллоидные системы (аэрозоли, лиозоли) по устойчивости занимают промежуточное положение. [c.69]

Экспериментально показано, что вязкой ь суспензии с малыми анизодиаметрическими частицами, находящимися обычно в интенсивном броуновском движении, повышается пропорционально квадрату отношения большой и малой осей эллипсоида вращения, а вязкость суспензии с достаточно большими нешарообразными частицами, совершающими медленное броуновское движение, возрастает лишь пряно пропорционально отношению осей. [c.337]

Поскольку частицы суспензий обладают сравнительно большими размерами (они видимы в микроскоп), суспензии седиментационно неустойчивы, если плотность дисперсной фазы не очень близка к плотности дисперсионной среды и вязкость этой среды не очень велика. По той же причине суспензии не обнаруживают осмотического давления и броуновского движения и не способны к диффузии. [c.367]

Седиментируют только достаточно крупные частицы. Так, частицы кварца размером 5 10 нм оседают в воде за час на 3 см. Седиментации частиц размером 10 нм и менее препятствует броуновское движение. Поэтому истинные и коллоидные растворы, включая растворы высокомолекулярных соединений, седиментационно устойчивы, а суспензии — неустойчивы. [c.299]

Уравнение вращательного броуновского движения проверил Перрен на суспензиях мастики в растворе мочевины. Некоторые частицы суспензии, форма которых близка к сферической, имели дефекты, а к другим прилипли мельчайшие частички загрязнений. Перрен определял положе- [c.147]

Свойства суспензии, так же как и свойства лиофобных золей, в основном определяются дисперсностью, наличием поверхности раздела между фазами и формой частиц. Вследствие низкой степени дисперсности суспензии являются системами кинетически неустойчивыми дисперсная фаза в суспензиях выпадает нацело в осадок за сравнительно короткое время. Благодаря низкой степени дисперсности в суспензиях очень слабо проявляется броуновское" движение, а такие свойства, как осмотическое давление и диффузия, совершенно не обнаруживаются. [c.344]

Броуновское движение частиц коллоидов и суспензий является прямым следствием теплового движения молекул окружающей среды и их беспорядочных ударов о данную частицу. Под действием таких ударов частица беспорядочно перемещается в пространстве. Эти перемещения получаются в результате усредненного действия всей совокупности ударов за время наблюдения (в 1 сек частица испытывает около 10 ударов). При малых размерах частиц число ударов, приходящихся с разных сторон, обычно неодинаково и поэтому они двигаются в различных направлениях по сложной траектории (рис. 39). При увеличении размеров и массы частиц вероятность взаимной компенсации ударов возрастает, в результате чего частицы размером 4—5 мк совершают только небольшие колебательные движения около некоторого центра. При диаметре частиц более 5 мк броуновское движение практически прекращается. [c.121]

Броуновское движение частиц коллоидов и суспензий является прямым следствием теплового движения молекул окружающей среды и их беспорядочных ударов о данную частицу. Под действием таких ударов частица беспорядочно перемещается в пространстве. Эти перемещения получаются в результате усредненного действия всей совокупности ударов за время наблюдения (в 1 сек частица испытывает около ударов). При малых размерах частиц число ударов, приходящихся с разных сторон, обычно не- [c.145]

В отличие от суспензий и эмульсий коллоидные растворы не отстаиваются в течение длительного времени, так как их частицы сравнительно малы и находятся в постоянном движении в результате действия молекул растворителя. (Повторите из курса физики материал о броуновском движении.) [c.83]

Грубые частицы суспензий и эмульсий можно выделить путем отстаивания, их массы настолько велики, что броуновское движение не компенсирует для них силу тяжести и они оседают или всплывают в зависимости от их плотности по закону Стокса. [c.220]

В микрогетерогеиных системах (суспензиях, эмульсиях, газовых эмульсиях, аэрозолях), частицы которых благодаря больщой массе не могут принимать участия в тепловом (броуновском) движении, происходит седиментация — осаждение или обратный процесс — всплывание частиц. Если движение потока частиц ламинарное и может быть описано уравнением Стокса, то скорость оседания (всплывания) в гравитационном поле и связана с их размером следующим соотношением [c.75]

В коллоидных растворах частицы совершают беспорядочное (броуновское) движение, усиливающееся при нагревании, поэтому они сохраняются во взвешенном состоянии. По кинетической устойчивости коллоидные растворы занимают промежуточное положение между суспензиями (эмульсиями) и истинными растворами. Последние абсолютно кинетически устойчивые молекулярно-дисперсные однофазные системы с частицами меньше 0,001 мкм. [c.176]

Дальнейшие исследования показали, что характер броуновского движения изменяется, а интенсивность его возрастает с повышением степени дисперсности. Так, ультрамикроскопические исследования показали, что в отличие от колебательных движений более крупных (по сравнению с истинно коллоидными) частиц суспензий и эмульсий наблюдалось весьма быстрое зигзагообразное поступательное передвижение коллоидных частиц не только в плоскости поля зрения, но и в его объеме. [c.300]

Благодаря низкой степени дисперсности в суспензиях слабо проявляется или отсутствует такое молекулярно-кинетическое свойство, как броуновское движение, а значит, и диффузия. Осмотическое давление, весьма слабо выраженное в лиофобных коллоидах, в суспензиях практически не обнаруживается, так как частичная концентрация в них еще меньше, чем в лиофобных коллоидах. Вязкость разбавленных суспензий мало отличается от вязкости дисперсионной среды. Высококонцентрированные суспензии (пасты) имеют свойства структурированных систем и характеризуются высокой вязкостью. [c.342]

Различие в размерах частиц дисперсной фазы отражается на молекулярно-кинетических свойствах дисперсных систем. Частицы суспензий не участвуют в броуновском движении, они не способны к диффузии и как следствие в отличие от лиозолей суспензии седиментационио неустойчивы и в них практически отсутствует осмотическое давление. Молекулярно-кинетическое движение частиц лиозолей обусловливает энтропийное отталкивание частиц, обеспечивает равномерное их распределение по объему дисперсионной среды. Энтропийный фактор агрегативной устойчивости у суспензий отсутствует, скорость их коагуляции не зависит от броуновского движения (и не может следовать закономерностям теории кинетики коагуляции Смолуховского), а связана в основном со свойствами прослоек дисперсионной среды. Действия других факторов агрегативной устойчивости в суспензиях и лиозолях имеют много общего. [c.343]

Влияние температуры на кинетику седиментации показано на рис.3.5-3.6. Очевидно, что при увеличении температуры интенсифицируется броуновское движение частиц глины, что способствует более равномерному распределению их в объеме, и, как следствие, стабилизации дисперсии. Отсюда следует, что полученные системы можно применять для обработки высокотемпературных пластов, поскольку стабильность суспензий увеличивается. [c.69]

Седнментируют только достаточно крупные частицы. Так, пяти-микронные (5 мкм) частицы кварца оседают в воде за час на 3 см. Седиментации одномикронных (1 мкм) и более мелких частиц препятствует броуновское движение. Поэтому истинные и коллоиД ные растворы, включая растворы высокомолекулярных соединений, седнментацнонно устойчивы, а суспензии — неустойчивы. [c.319]

Достаточно мелкие капли или частицы, находясь в жидкой среде, могут совершать броуновское движение. Чтобы облегчить подсчет капель (частиц), полезно повысить вязкость дисперсионной среды или сделать ее студнеобразной. Для этого к 1 см разогретого раствора желатина добавляют при пере-иешивании 1—2 капли исследуемой эмульсии или суспензии. Под микроскопом рассматривают 1—2 капли полученного препарата. [c.136]

Суспетии представляют дисперсии порошков в жидкости наиболее грубодисперсные называются взвесями. К суспензиям относятся увлажненные почвы, известковые и цементные растворы. Суспензии седиментационно неустойчивы, т. е. происходит самопроизвольное выпадение в осадок частиц дисперсной фазы. В них отсутствуют броуновское движение и осмотические явления. Так как частицы грубодисперсных систем по размеру гораздо больше длины волны света, то они способны поглощать и рассеивать свет. Они проявляют мутность как в проходящем, так и в боковом освещении. [c.58]

Тпксотропия — явление довольно распространенное. Оно наблюдается в золях V2O5, WO3, РегОз, в различных суспензиях бентонита, в растворах вируса табачной мозаики, миозина. Причем тиксот-ропныегели легче всего образуются у золей, обладающих асимметричным строением частиц (например, палочкообразной формы). Тиксотропные структуры возникают лишь при определенных концентрациях коллоидных частиц и электролитов. Для обратимого (тиксотропного) застудневания требуется определенное значение дзета-потенциала, лежащее выше критического. В этом случае заряд коллоидных частиц хотя и понижен, но не в такой степени, что- бы начался процесс коагуляции. В этих условиях уже становятся заметными силы взаимодействия между отдельными частицами дис- персной фазы, они образуют своеобразную сетку, каркас. При сильном встряхивании связь между частицами дисперсной фазы нарушается — тиксотропный гель переходит в золь. В состоянии покоя связи в результате соударения частиц при броуновском движении восстанавливаются, золь вновь переходит в тиксотропный гель и т. д. [c.379]

Влияние анизодиаметричности частиц. При палочкообразной, эллипсоидной или пластинчатой форме частиц суспензии вязкость системы всегда больше, чем должна быть согласно уравнению Эйнштейна. Причина этого заключается в том, что жидкость, попадающая в объем (эллипсоид вращения), образующийся вокруг нешарообразных частиц, находящихся в интенсивном броуновском движении, становится как бы связанной с частицей. В результате [c.336]

Н. П. Песков (1920) ввел понятие о двух видах устойчивости дисперсных систем седиментационной (кинетической) и агрегативной. Седиментационная устойчивость позволяет системе сохранять равномерное распределение частиц в объеме, т. е. противостоять действию силы тяжести и процессам оседания или всплывания частиц. Основными условиями этой устойчивости являются высокая дисперсность и участие частиц дисперсной фазы в броуновском движении. Агрегативная устойчивость дисперсных систем — это способность противост()ять агрегации частиц. В этом отношении дисперсные системы делят на два класса 1) термодинамически устойчивые, или лиофильные, коллоиды, которые самопроизвольно диспергируются и существуют без дополнительной стабилизации (мицеллярные растворы ПАВ, растворы ВМВ и т. п.). При образовании этих систем свободная энергия Гиббса системы уменьшается (Лй<0) 2) термодинамически неустойчивые, или лиофобные, системы (золи, суспензии, эмульсии). Для них А6 > 0. [c.424]

Седиментация представляет собой перемещение более плотных частиц дисперсной фазы или молекул растворенных высорюмолеку-лярных Беществ относительно менее плотной дисперсионной среды в направлении приложенной силы. Этому перемещению противостоит броуновское движение, а также любые воздействия на систему, приводящие к возникновению конвекционных токов — встряхивание, локальные изменения температуры и т. п. В поле земного тяготения с заметной скоростью осаждаются (седиментируют) лишь частицы не слишком мелких суспензий. Это осаждение может быть существенно ускорено применением центрифуг. При этом, как правило, возникают столь плотные осадки, что надосадочную жидкость (супернатант) можно просто слить с осадка опрокидыванием пробирки. Поэтому центрифугирование широко используют в лабораторной практике и в промышленных установках вместо фильтрования, особенно в тех случаях, когда осажденное вещество образует мелкодисперсную суспензию. В ультрацентрифугах удается осадить коллоидные частицы и молекулы полимеров. [c.333]

Путем образования коагуляционных структур, возникающих под действием молекулярных (вандерваальсовых) сил сцепления коллоидных частичек, участвующих в интенсивном броуновском движении, и более крупных частичек, взвешенных в жидкой среде суспензии или коллоидного раствора. Такие структуры обладают сравнительно с кристаллизационными малой прочностью, пониженной остаточными тонкими прослойками жидкой среды в местах контакта между сцепляющимися твердыми частичками. Вместе с тем коагуляционные структуры обладают тиксотропными свойствами, т. е. способны к обратимому восстановлению после механического разрушения. [c.184]

В 1827 г. английский ботаник Р. Броун при наблюдении под микроскопом обнаружил, что изучавшаяся им пыльца растений, будучи взвешена в воде, находится в непрерывном колебательном движении. Такое движение частиц получило название броундвского движения. Впоследствии это движение наблюдалось на капельках молочной эмульсии, на тонких суспензиях и, наконец, в ультрамикроскопе на высоко дисперсных коллоидных системах. В последнем случае броуновское движение выражено весьма ярко. Было обнаружено, что частички не колеблются около одного определенного центра, а совершают зигзагообразные движения (рис. 98), внезапно отклоняясь от своего прямолинейного пути. Движение ультрамикроскопических частичек так отчетливо наблюдается, что оказалось возможным измерить среднюю длину сдвига частицы А за определенное время. [c.309]

По мнению автора, одним из достаточно удачных решений задачи ограничения движения пластовых вод в промытых пропластках неоднородного пласта является метод закачки в обводненные пропластки полидисперсных систем, предложенный д-ром техн. наук А. Ш. Газизовым [47]. Основными компонентами этой системы являются ионогенные полимеры с флокулирующими свойствами и дисперсные частицы глины. Путем выбора концентрации полимера и глины в глинистой суспензии создаются условия для полного связывания полимера (флокуляции), в результате чего образуются глинополимерные комплексы с новыми физическими свойствами, устойчивыми к размыву потоком. Коллоидные частицы глин под влиянием броуновского движения стремятся равномерно распределяться по объему жидкости. Для осаждения этих частиц необходимо их укрупнение под влиянием кинетической энергии или же уменьшения потенциала у коллоидных частиц Значение его не постоянно, оно изменяется в зависимости от pH среды, температуры, химического состава и степени дисперсности глинистых частиц. Одним из путей снижения -потенциала является добавление в воду полимера. Закономерности флокуляции в жидких дисперсных системах, изложенные в трудах С. С. Воюцкого, Ю. И. Вайнера, Д. Н. Минца, К. С. Ахмедова, А. Ш. Газизова и других исследователей, показывают, что оптимальная доза полимера, обеспечивающая образование наиболее крупных хлопьев и быструю седиментацию, обратно пропорциональна квадрату ради- [c.56]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология