Броуновское движение частиц в гелях III

Данте определения следующим понятиям золь, эмульсия, гель, аэрозоль, броуновское движение, эффект Тиндаля, седиментация, коагуляция, синерезис, желатинирование, коллоидная устойчивость, коллоидная защита, коллоидная частица, аномальная вязкость, тиксотропия. [c.304]

Явление тиксотропии объясняется разрывом контактов, образующих структуру геля, с последующим обратимым их восстановлением в процессе броуновского движения частиц. Поэтому физический смысл 0 близок к периоду медленной коагуляции и определяется скоростью диффузии, а также высотой энергетического барьера. Величины 0 для реальных систем могут составлять доли секунды и десятки часов. Строгой количественной теории [c.281]

Явление тиксотропии объясняется разрывом контактов, образующих структуру геля, с последующим обратимым их восстановлением в процессе броуновского движения частиц. Поэтому физический смысл 0 близок к периоду медленной коагуляции и определяется скоростью диффузии, а также высотой энергетического барьера. Значения 0 для реальных систем могут составлять ка доли секунды, так и десятки часов. Строгой количественной теории тиксотропии до настоящего времени не существует, несмотря па огромное практическое значение этого явления. [c.275]

По П. А. Ребиндеру, стабилизующее действие гелеобразных адсорбционных слоев стабилизатора обусловливается тем, что высоковязкая прослойка между частицами не успевает выдавиться за время столкновения частиц дисперсной фазы в результате броуновского движения или в потоке. В известных условиях стабилизация дисперсных систем адсорбционно-сольватными слоями, обладающими упругостью и механической прочностью, может безгранично повышать устойчивость системы вплоть до полной фиксации ее частиц. Примером этому может служить отвердевание жидких прослоек между воздушными пузырьками пены в результате геле-образования или полимеризационных процессов. П. А. Ребиндер отмечает, что образования структурно-механического барьера достаточно для стабилизации только тогда, когда на наружной границе адсорбционного слоя поверхностная энергия мала и не резко возрастает на подступах к частице. При наличии хотя и структурированной, но не лиофильной, а лиофобной оболочки все же может происходить слипание частиц путем сцепления оболочек наружными поверхностями. Такого рода явления можно наблюдать при флотации в результате адсорбции поверхностно-активных веществ полярными группами на поверхности гидрофильных твердых частиц. Направленные в водную среду углеводородные цепи связываются друг с другом своеобразной местной коалесценцией гидрофобных оболочек. [c.284]

Специфическим свойством коагуляционных структур является тиксотропия (от греч. — тиксо — прикосновение, тропе—поворот, изменение) — способность структур после их разрушения в результате какого-нибудь механического воздействия самопроизвольно восстанавливаться во времени. Иначе говоря, тиксотропия представляет собой способность к изотермическому обратимому превращению золя в гель. Сущность тиксотропии заключается в том, что связи, которые были разрушены при механическом воздействии, восстанавливаются в результате случайных удачных соударений частиц, находящихся в броуновском движении. Такое постепенное восстановление структуры и, следовательно, нарастание ее прочности происходит не только, когда система находится в покое, но и при течении системы со скоростью меньшей той, которая обусловила данную степень разрушения первоначальной структуры. Существенно, что при переходе от одного режима течения к другому с большей скоростью обычно, но не всегда, наблюдается дополнительное разрушение структуры, что понижает эффективную вязкость и прочность структуры. Наоборот, при переходе от установившегося режима течения к течению с меньшей скоростью, как правило, происходит некоторое восстановление структуры и, соответственно, эффективная вязкость и прочность системы увеличиваются. [c.317]

Восстановление структур после их разрушения под механическим воздействием называется тиксотропией или иначе тиксотропия — способность к изотермическому обратимому превращению гелей в золи. Если тиксо-тропную систему оставить в покое, то золь вновь превращается в гель. Явление тиксотропии связано с восстановлением нарушенных при ударах частиц связей (благодаря броуновскому движению). [c.244]

Тиксотропные гели образуются преимущественно в системах, частицы дисперсной фазы которых имеют удлиненную или пластинчатую форму. Полагают, что в тиксотропных гелях сравнительно высокая вязкость затрудняет броуновское движение, благодаря чему сокращается количество контактов частиц дисперсной фазы и уменьщаются силы сцепления между ними. Это и обусловливает получение структур, легко разрушающихся при размешивании и встряхивании. [c.233]

Застудневание связано с увеличением вязкости и замедлением броуновского движения. В ультрамикроскоп можно наблюдать постепенное объединение коллоидных частиц в хлопья, движение которых почти полностью прекращается, и наступает образование скелета геля, т. е. внутренней структуры. [c.230]

Как упоминалось выше, после протекания начальной стадии скорость увеличения объема микрогеля мол<ет быть пропорциональна уже имеющемуся его количеству, причем рост каждой области геля обусловливается присоединением одиночных частиц или коротких цепочек. Последние благодаря броуновскому движению имеют достаточную кинетическую энергию, чтобы сталкиваться с областями микрогеля и присоединяться к ним. В таком случае [c.318]

Как известно, коллоидные растворы отличаются от суспензий и других грубо дисперсных взвесей тем, что броуновское движ( ние обеспечивает их неограниченную кинетическую устойчивость. Коагуляция и коагуляционное структурообразование золей может реализоваться только при том условии, что агрегативная устойчивость [1, 2] снижена настолько, что соударение частиц приводит к необратимому их слипанию. При этом энергия контактной связи не имеет существенного значения, важно лишь, чтобы она превысила кТ, в противном случае тепловое движение будет разрушать связь Переход энергии связи частиц через значение порядка кТ должен отражаться на свойствах всех дисперсных систем, но в гелях, концентрированных эмульсиях, пастах и осадках броуновское движение подавлено или полностью отсутствует и контактное взаимодействие регулируется прежде всего стерическими факторами, контактным напряжением и продолжительностью контакта. Понятие об агрегативной устойчивости таких систем становится неопределенным. [c.140]

Повышение температуры увеличивает броуновское движение, ослабляет связи между частицами и молекулами и тем затрудняет образование гелей. Растворы высокомолекулярных веществ застудневают в более или менее определенном интервале температуры. Можно также говорить о температуре плавления студня, понимая под этим термином интервал температуры разжижения геля. Температура застывания обычно несколько ниже, чем температура плавления. Разность температур плавления и застудневания уменьшается с возрастанием концентрации раствора. [c.221]

Для образования гелей имеет важное значение форма частиц дисперсной фазы (в золях) или соответственно размер и форма макромолекул (в растворах ВААС). Установлено, что в гель переходят золи таких веществ, частицы которых анизодиаметричны, имеют сильно вытянутую форму — игольчатую, палочкообразную, пластинчатую (рис. 73). Чем резче это выражено, тем легче и при меньшей концентрации происходит желатинирование. В растворах ВМС структурированию способствует разветвленность макромолекулы и наличие активных полярных групп. Механизм застудневания можно схематически представить следующим образом. Вытянутые частицы в результате теплового движения сталкиваются и сцепляются между собой в отдельных концевых участках, образуя пространственный рыхлый сетчатый каркас. Такое представление подтверждается тем, что в процессе застудневания броуновское движение постепенно затухает. [c.263]

Реологические исследования структурированных дисперсных систем привели к выводу, что все они делятся на две большие категории — коагуляционные и конденсационно-кристаллизационные структуры. Коагуляционные структуры — гели обладают тиксотропией — способностью обратимо восстанавливаться после механического разрушения в результате соударения частиц в броуновском движении и сцепления коагуляционными центрами [82, 86]. Тиксотропия, пластичность, сравнительно низкая прочность и высокоэластические свойства таких дисперсных структур определяются остаточными тончайшими прослойками жидкой среды в местах сцепления между частицами дисперсной фазы. Конденсационно-кристаллизационные же структуры, образующиеся в результате непосредственных фазовых контактов срастания частиц возникающей новой фазы, отличаются высокой прочностью и отсутствием пластичности и эластичности, если только этими свойствами не обладают сами частицы, образующие пространственную сетку [87]. Таковы структуры, образующиеся прп твердении минеральных вяжущих веществ (цементов), теория тверде- [c.249]

Основные исследования относятся к коллоидной химии. Разрабатывал (с 1898) методику получения коллоидных растворов и их ультрафильтрации. Сконструировал (1903) щелевой оптический ультрамикроскоп для наблюдения броуновского движения частиц коллоидных растворов. Создал (1913) иммерспонный ультрамикроскоп. Предложил классификацию коллоидных частиц по их видимости в ультрамикроскопе и по их взаимодействию с дисперсионной средой. Установил микрогетерогенную природу коллоидных растворов. С помощью ультрамикроскопии и других разработанных им методов исследовал свойства коллоидных растворов и их коагуляцию. Выдвинул (1911) теорию капиллярной конденсации пара в порах адсорбента. Изучал (с 1911) структуру гелей. Изобрел световой анализатор, мембранный (1918) и сверхтонкий (1922) фильтры. Синтезировал краситель пурпурный Кас-сиуса . Разработал способы получения цветного стекла (в том числе молочного ). Автор монографии Коллоидная химия (1912), переведенной на ряд языков, в том числе на русский (1933). [c.201]

ЗОЛИ — коллоидные растворы, т. е. двухфазные микрогетерогенные дисперсные системы с предельно высокой дисперсностью. В противоположность гелям, частицы дисперсной фазы в 3. не связаны в пространственную структуру, а свободно участвуют в интенсивном броуновском движении. Частицы дисперсной фазы в 3. наз. мицеллами. Они состоят из инактивного по отношению к среде ядра и защитной адсорбционносольватной оболочки, к-рая включает и двойной электрич. слой ионов иа поверхности. Размеры дисперсных частиц 3. (по порядку величины) — от 10 до 10 СЛ1. [c.55]

Из вновь формируемых сложных структурных единиц могут образоваться золи (свободнодисперсные системы) и гели (связан-нодиснерсные системы). В свободнодисперсных системах частицы дисперсной фазы не связаны друг с другом и могут перемещатг.ся в -пространстве под действием внешних сил (силы тяжести или броуновского движения). Дисперсная фаза связаннодисперсных систем образует сплошной каркас (пространственную структуру), внутри которого содержится дисперсионная среда. [c.14]

Наиболее существенным фактором, влияющим на состояние нефти как дисперсной системы, является температура. Любое образование новой твердой макрофазы в виде отложений на поверхности возможно лишь после возникновения в объеме нефти диспергированной твердой микрофазы /4, 30/. Поэтому при температурах, выше температуры насыщения нефти парафинами, заметных отложений на поверхности оборудования не наблюдается. Опасность образования отложений возникает лишь ниже температуры насыщения, когда образуется твердая микрофаза и нефть превращается в свободнодисперсную систему, в которой дисперсные частицы не связаны друг с другом и способны независимо перемещаться в дисперсионной среде под влиянием броуновского движения или силы тяжести. При дальнейшем снижении температуры, после достижения характерного для каждой нефти ее критического значения, благодаря повышению концентрации дисперсной фазы нефть превращается в связнодисперсную систему - гель, в которой дисперсные частицы связаны друг с другом за счет межмолекулярных сил и образуют своеобразные пространственные сетки, формируя структурные каркасы и превращая нефть в структурированную жидкость. В гелеобразном состоянии дисперсные частицы практически теряют возможность свободно перемещаться внутри системы. Температура гелеобразова-ния является весьма важной технической характеристикой дисперсной системы как минимальная температура, при которой в отсутствии механического воздействия система способна находиться в подвижном состоянии. [c.46]

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]

Структурообразование протекает очень медленно, так как под влиянием броуновского движения молекул воды частицы ориентируются в положении с минимальной свободной поверхностной энергией (положение с минимальной свободной поверхностной энергией достигается, например, когда положительно заряженное ребро одной частицы располагается против отрицательно заряженной поверхности другой). Время, необходимое для приобретения гелем максимальной прочности, зависит от порога флокуляции, а также от концентраций глинистых частиц и соли в системе. При очень низких значениях этих концентраций может потребоваться несколько суток, чтобы гелеобразова-ние стало заметным, в то время как при высоких концентрациях соли образование геля может произойти почти мгновенно. [c.156]

Обычно мельчайшие частицы порошка — первичные частицы — слипаются друг с другом и образуют более или менее протяженные скопления, или вторичные частицы. В простейшем случае агрегация частиц происходит при комнатной температуре вследствие простого прилипания одной частицы к другой под действием молекулярных сил. Этот процесс ускоряется при повышении температуры и под действием давления. Иногда, в частности в неорганических окислах и солях, частицы склеиваются вместе благодаря адсорбированной воде, которая увеличивает подвижность ионов вблизи поверхности твердого тела. Кроме того, взвешенные частицы, сталкиваясь друг с другом в процессе броуновского движения, часто слипаются вместе, образуя выпадающие в осадок зерна. В качестве примера приведем ксеро-гели окиси железа и кремнезема. В скоплениях всех этих типов площадь поверхности меньше площади поверхности первоначальных частиц порошка или осадка на величину, равную площади мест контактов. Такие твердые тела также имеют поры, образованные зазорами между частицами, причем их объем часто составляет значительную долю полного объема (т. е. объема пространства, заключенного внутри гипотетической мембраны, натянутой па зерно). [c.10]

КОЛЛОИДНЫЕ МЕЛЬНИЦЫ, см. Диспергирование. КОЛЛОИДНЫЕ РАСТВОРЫ, то же, что золи. КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ, Дисперсные системы с частицами дисперсной фазы от 10 до 10 см. Коллоидные частицы, участвуя в интенсивном броуновском движении, противостоят седиментаций в поле сил земного тяготения и сохраняют равномерное распределение по объему дисперсионной среды. Наиб, важны и многообразны К. с. с жидкой дисперсионной средой. Их делят ва лиофильные и лио-фобные. В первых частицы дисперсной фазы интенсивно взаимод. с окружающей жидк., поверхностное натяжение на границе фаз очень мало, вследствие чего зти К. с. термодинамически устойчивы. К лиофильным К. с. относятся мицеллярные р-ры ПАВ, р-ры нек-рых высокомол. в-в, орг. пигментов и красителей, критич. эмульсии, а также водные дисперсии нек-рых минералов. В лиофобных К. с. частицы слабо взаимод. с дисперсионной средой, межфазное натяжение довольно велико, сист. обладает значит, избытком своб. энергии н термодинамически неустойчива. Агрегативная устойчивость лиофобных К. с. сюычно обеспечивается присут. в сист. стабилизирующего в-ва, к-рое адсорбируется на коллоидных частицах, препятствуя их сближению и соединению. Типичные лиофобные К. с.— золи металлов, оксидов и сульфидов, латексы, а также гели, возникающие при коагуляции и структурировании золей. КОЛОРИМЕТРИЯ, см. Фотометрический аналпз. КОЛХИЦИНОВЫЕ АЛКАЛОИДЫ (трополоновые алкалоиды), выделены из нек-рых родов растений сем. лилейных (иНасеае). Включают ок, 30 представителей. [c.267]

Относительная неустойчивость коллоидных растворов и легкость коагуляции их, т. е. укрупнения частиц при столкновениях, вызванных броуновским (тепловым) движением частиц. При этом часто происходит перемена окраски в других случаях растворенное вещество выделяется в виде аморфных хлопьев (флокуля-ция), или, наконец, весь раствор застывает в желеобразную массу — превращается в гель. [c.31]

Коагуляция — это процесс слипания частиц в дисперсных системах, особенно в области коллоидной дисперсности, ведущей к уменьшению числа частиц дисперсной фазы и к увеличению их массы. Коагуляция происходит под влиянием молекулярных сил при соударении частиц в результате Броуновского движения или под действием различных внешних воздействий. Коагуляция может протекать в фсфме слипания частиц в агрегаты и седиментации агрегатов с образованием осадка в виде хлопьев или с образованием сплошной коагуляционной структуры — геля. Скорость коагуляции определяется уравнением [c.48]

Другие исследователи для квазиупругого рассеяния света гелем взяли за основу корпускулярную модель [122 — 124]. Гель при этом рассматривается как ансамбль идентичных, независимых, гармонических связанных частиц, которые совершают броуновское движение относительно среднего стационарного положения. Анализ Карлсона с сотр. [123, 124] формально учитывает присутствие статических интерференционных рассеивающих компонент, возникающих из-за пространственного структурирования полимерных цепей и из-за вызванного им ограничения диффузионного движения цепей. Этот анализ приводит к предсказанию неэкспоненциального вида корреляционных функций интенсивности рассеянного света. [c.206]

Но степени структурированности ра.чличают а) бесструктурные Д. с. со свободными частицами дисперсной фазы — аолм (коллоидные р-ры), агрегатное состояние к-рых определяется дисперсионной средой б) структурированные Д. с. — еели к ним относятся также пленочно-ячеистые Д. с. — дисперсные структуры, наз. попами, или конц. эмульсии. При достаточно прочной пространственной сетке такие дисперсные структуры приобретают ряд свойств твердых тел, независимо от агрегатного состояния дисперсионной среды и дисперсной фазы в отдельности. Сюда же относятся аэрогели или ксерогели — пористые тела с системой сообщающихся тонких открытых пор (капиллярно-пористые тела типа углей, силикагелей, получающихся удалением свободной воды из студней кремнекислоты, и др. сорбенты). Структурированные Д. с. (к ним относятся, в частности, и ткани живых организмов) характеризуются при неразрушенной структуре довольно высокой вязкостью структурной и упругостью формы. При разрушении пространственной структуры структурированные Д. с. переходят в Д. с. со свободными частицами, такое превращение золь — гель является обратимым (тиксотропия) в покое структура постепенно снова развивается в результате сцепления частиц при соударениях в броуновском движении (см. Структурообразование в дисперсных системах). [c.577]