Лиофобные коллоиды неустойчивость

Коллоидные растворы классифицируют по способности сухого остатка, полученного при осторожном выпаривании, растворяться в чистой дисперсионной среде. Системы, сухой остаток которых не способен самопроизвольно диспергироваться в дисперсионной среде, называются необратимыми (например, лиозоли металлов, гидрозоли иодида серебра и др.). Обратимыми коллоидными системами называются системы, у которых сухой остаток при соприкосновении со средой обычно сначала набухает, а затем самопроизвольно растворяется и образует прежнюю дисперсию (например, раствор желатины в воде или каучука в бензоле). Обратимость или необратимость коллоидной системы определяется отношением дисперсной фазы к дисперсионной среде. Дисперсная фаза обратимых коллоидов молекулярно взаимодействует с дисперсионной средой и поэтому способна в ней растворяться. По этому признаку дисперсные системы Делят на две основные группы лиофильные (обратимые) системы (истинно лиофильные и поверхност-но-лиофильные) и лиофобные (необратимые) системы. Если же дисперсионной средой системы является вода, эти два класса можно назвать соответственно гидрофильными и гидрофобными системами. Отсюда следует, что лиофобные коллоидные растворы являются типичными коллоидными системами, а лиофильные системы представляют собой не что иное, как растворы высокомолекулярных соединений. Существуют и промежуточные системы, которые трудно отнести к какому-либо одному из названных классов, например, золь 8102 и золи гидроксидов некоторых металлов. Лиофильные системы устойчивы, т. е. стабильны во времени, лиофобные системы неустойчивы и постепенно [c.17]

Лиофильные и лиофобные коллоидные системы по устойчивости резко различаются между собой. Лиофильные системы, являющиеся молекулярными коллоидами (например, глины), диспергируются самопроизвольно, образуя термодинамически устойчивые коллоидные растворы, в то время как лиофобные коллоиды не могут диспергироваться самопроизвольно. Формирующиеся при этом дисперсии термодинамически неустойчивы и характеризуются высоким значением свободной поверхностной энергии на межфазной границе. Диспергирование лиофобных коллоидов осуществляется за счет внешней работы или химических процессов. [c.157]

Присадки, называемые диспергентами, выполняют в окисляющейся системе (топливо — продукты его окисления) в основном функции защитных коллоидов или пеп-тизаторов. Защитными коллоидами для растворов в углеводородной среде могут служить все поверхностно-активные вещества дифильной структуры [13] спирты, жирные кислоты и их соли, фенолы и их соли, амины и др. Действие защитных коллоидов усиливается с удлинением углеводородной цепи при полярной группе. Защитное действие лиофильных коллоидов по отношению к лиофобным объясняется адсорбционным взаимодействием их частиц. Концентрация добавляемого защитного коллоида имеет важное значение. При недостаточной концентрации или малой степени его дисперсности взаимодействие лиофильного и лиофобного коллоидов может привести к обратному результату — образованию крупных лиофобных агрегатов. Это придает неустойчивость коллоидной системе и повышенную чувствительность к внешним воздействиям (сенсибилизация), которая может, в свою очередь, привести к коагуляции и осаждению коллоидных частиц. [c.139]

Из элементарных курсов общей химии и физики известно, что вследствие сильно развитой межфазной поверхности гетерогенные дисперсные системы обладают большим избытком свободной поверхностной энергии и, следовательно, являются в принципе неустойчивыми. Позднее мы еще обсудим этот вопрос и покажем, что данное утверждение, которое во многих случаях не вызывает возражений, не настолько правильно, чтобы его абсолютизировать. Возникает вопрос, в какой мере законно применение термодинамических зависимостей к фазовым равновесиям в подобных системах. Гетерогенная дисперсная система может приобретать за счет замедляющих кинетику факторов известную устойчивость, позволяющую ей существовать в дисперсном состоянии достаточно долгое время. В течение этого времени вследствие молекулярного переноса (например, благодаря диффузии) устанавливается такое распределение ее компонентов в объеме и около межфазной поверхности, которое практически соответствует равновесию. Очевидно, что возникающее при этом состояние можно анализировать на основе соответствующих термодинамических представлений. В дальнейшем при рассмотрении вопроса об устойчивости лиофобных коллоидов мы увидим, что такая устойчивость действительно существует и именно этим объясняется широкое распространение подобных систем в природе и технике. Если какая-либо жидкость диспергирована в газе или п другой жидкости, то состояние относительного равновесия, о котором мы говорили выше, придает частицам термодинамически устойчивую форму — форму с наименьшей поверхностью, которая в простейшем случае является сферической. Не будем приводить других аргументов в пользу приложимости термодинамики равновесных систем к дисперсным гетерогенным системам и перейдем к рассмотрению самой термодинамики гетерогенных систем. [c.75]

Коллоидные системы, характеризующиеся слабым взаимодействием дисперсной фазы и дисперсионной среды (лиофобные коллоиды), отличаются принципиальной неустойчивостью и склонностью к уменьшению дисперсности со временем. Скорость процесса укрупнения частиц колеблется в очень широких пределах. Известны, например, золи золота, сохраняющиеся без видимых изменений десятки лет, и такие же золи, разрушающиеся в течение нескольких секунд при введении определенных веществ. Между термодинамической неравновесностью золей и скоростью их разрушения нет определенной зависимости. Характер временных изменений в системе можно установить только, изучая механизм укрупнения частиц в золях. [c.104]

Коллоидные растворы и, в частности, растворы лиофобных коллоидов, очищенные и стабилизированные могут, несмотря на термодинамическую неустойчивость, существовать неопределенно долгое время. Растворы красного золя золота, приготовленные еще Фарадеем, до сих пор не подверглись никаким видимым изменениям. Эти данные позволяют считать, что коллоидные системы могут находиться в метастабильном равновесии. [c.25]

Лиофобные коллоиды являются термодинамически неустойчивыми системами, существующими благодаря стабилизации за счет возникновения защитных ионных или молекулярных слоев. Следовательно, изменение состояния этих слоев может привести к потере устойчивости и затем к выпадению дисперсной фазы. [c.327]

Лиофобные коллоиды, характеризующиеся слабым взаимодействием дисперсной фазы и дисперсионной среды, характеризуются неустойчивостью и склонностью к уменьшению дисперсности со временем. Избыток свободной поверхностной энергии, полученной частицами при их образовании, является, согласно второму началу термодинамики, основной причиной перехода в более устойчивое состояние, которое определяется укрупнением частиц. [c.336]

Всякий лиофобный золь образуется с затратой работы. В результате этого возникающая система обладает избытком свободной энергии в виде свободной поверхностной энергии. Отсюда следует термодинамическая неустойчивость лиофобных коллоидов. [c.341]

Лиофобные коллоиды являются термодинамически неустойчивыми системами, стабильность которых обусловлена наличием адсорбционных ионных или молекулярных слоев. Изменения состояния этих слоев, механизм образования и свойства которых были рассмотрены в главах четвертой и пятой, сопровождаются изменением устойчивости лиофобных коллоидов и при определенных условиях могут приводить к потере устойчивости внешне это проявляется в агрегации и выпадении частиц из раствора или в их коагуляции. Таким образом, теория коагуляции тесно связана с выяснением природы устойчивости и самого существования золей, что придает ей большое значение. Условия коагуляции золей весьма различны и зависят от природы стабилизующих слоев. Целесообразно, поэтому, рассмотреть эту проблему отдельно для золей с ионными и молекулярными адсорбционными слоями. [c.135]

Лиофобные коллоиды обычно неустойчивы и обнаруживают взаимодействие с дисперсионной средой только при добавлении стабилизаторов (ионов, которые адсорбированы на поверхности поверхностноактивных веществ высокомолекулярных веществ — таких, как крахмал и желатин). Если стабилизатор становится неактивным (например, при нагревании, при нейтрализации адсорбированных ионов), то образуются более грубые частицы, коллоидный характер исчезает (например, водный золь кварца, стабилизированный путем адсорбции ионов). [c.498]

Лж)фобные коллоиды являются термодинамически неустойчивыми системами, стабильность которых обусловлена наличием адсорбционных ионных или молекулярных слоев. Оба вида слоев являются основными факторами термодинамической стабилизации лиофобных коллоидов. Изменение состояния этих слоев сопровождается изменением устойчивости лиофобных коллоидов и при определенных условиях может привести к потере устойчивости внешне это проявляется в агрегации и выпадении частиц из раствора или в их коагуляции. [c.120]

Несомненно, что частицы лиофобных коллоидов являются агрегатами, состоящими из большого количества молекул, причем в большинстве случаев агрегатами кристаллическими. Такие системы являются системами термодинамически неустойчивыми, и для них состояние равновесия соответствовало бы переходу всего коллоидно диспергированного вещества в монокристалл. Стабильность этих систем определяется существованием на их поверхности адсорбционных слоев, образующихся при адсорбции электролитов, а в некоторых случаях существованием сольватного слоя. В этом случае с дисперсионной средой взаимодействует не все вещество коллоида, а. лишь та его часть, которая расположена на поверхности. Остальная же часть вещества, слагающего коллоидную частицу, остается неизменной при лвзбых изменениях состава дисперсионной среды и по своей структуре и свойствам аналогична любому небольшому участку того же вещества, находяпз егося в макросостоянии. Наличие таких кристалликов в лиофобных системах было особенно убедительно доказано Вейзером [2]. Такие кристаллики обладают всеми свойствами фазы, а содержащий их раствор является микрогетерогенным. [c.242]

В целом, состояние и свойства ионных и молекулярных адсорбционных слоев, рассмотренные в гл. IV—VI, полностью определяют агрегативную устойчивость лиофобных коллоидов без этих слоев лиофобные коллоиды являются агрегативно совершенно неустойчивыми системами, ввиду наличия на частицах значительной свободной поверхностной энергии. [c.133]

Понятие агрегативной устойчивости было разработано Н. П. Песковым. Агрегативная устойчивость, как и кинетическая, является самостоятельной характеристикой лиофобных коллоидов. Разумеется, обе характеристики устойчивости внутренне связаны между собой агрегативная устойчивость имеет смысл только для кинетически устойчивых систем, а кинетическая устойчивость быстро утрачивается в агрегативно неустойчивой системе. Лишь сочетание кинетической устойчивости и агрегативной устойчивости, обусловленной ионными и молекулярными адсорбционными слоями, характеризует природу стабильности лиофобных коллоидов . Химические и структурномеханические свойства адсорбционных слоев в значительной мере определяют поведение лиофобных коллоидных систем. Эти слои могут быть образованы или изменены небольшими количествами веществ, поэтому создаются возможности регулирования ряда свойств лиофобных коллоидов, что широко используется в различных практических приложениях. [c.133]

Наряду с седиментационной неустойчивостью суспензий, можно говорить об их неустойчивости агрегативной. Это сближает два сопоставляемых класса дисперсных систем суспензии и золи лиофобных коллоидов. [c.473]

Основываясь на этих работах, многие авторы сделали вывод о полной аналогии в поведении растворов высокомолекулярных веществ с лиофобными коллоидами и считали, что все растворы высокополимеров или все лиофильные золи обладают аномальной, не истинной растворимостью, а следовательно, являются системами термодинамически неустойчивыми. [c.40]

Выше была рассмотрена группа коллоидных систем, объединенных под общим названием лиофобных (гидрофобных) коллоидов, которые обладают сильно развитой физической поверхностью раздела и большим избытком свободной поверхностной энергии. Благодаря этому образуются ионные и молекулярные адсорбционные слои, которые и сообщают агрегативную устойчивость коллоидным частицам, тогда как стремление свободной поверхностной энергии лиофобных (гидрофобных) коллоидов к самопроизвольному уменьшению в силу второго начала термодинамики делает их термодинамически неустойчивыми. Весьма характерным свойством этих коллоидных систем является, как известно, слабое взаимодействие между веществами дисперсной фазы и молекулами дисперсионной среды. [c.326]

Дисперсная система, устойчивая в отношении коагуляции, может быть малоустойчивой в отношении гетерокоагуляции. В случае лиофобных коллоидов это следует из теории гетерокоагуляции Дерягина, согласно которой взаимодействие частиц определяется меньшим из значений поверхностных потенциалов частиц. Следовательно, как бы ни был высок потенциал частиц дисперсии, они будут прилипать к поверхности, если последняя слабо заряжена. Эта неустойчивость дисперсии по отношению к адагуля- [c.334]

Дисперсная система, устойчивая в отношении коагуляции, может быть малоустойчивой в отношении гетерокоагуляции. В случае лиофобных коллоидов это следует из теории гетерокоагуляции Дерягина, согласно которой взаимодействие частиц определяется меньшим из значений поверхностных потенциалов частиц. Следовательно, как бы ни был высок потен-диал частиц дисперсии, они будут прилипать к поверхности, если последняя слабо заряжена. Эта неустойчивость дисперсии по отношению к адагуляции не привлекает внимания в традиционном коллоидно-химическом эксперименте (где частицы могут прилипать к внутренней поверхности содержащего дисперсию сосуда), поскольку он завершается после формирования первого монослоя частиц. Формирование второго слоя практически невозможно, если система устойчива в отношении меж-частичных взаимодействий, т. е. агрегативно устойчива. Однако прилипание можно неограниченно усилить, если обеспечить контакт частиц с достаточно большой поверхностью, даже при мо-нослойной их локализации. [c.369]

Различают два основных класса дисперсных систем лиофильные и лиофобные. Лиофильные отличаются интенсивным взаимодействием частиц со средой, самопроизвольным диспергированием и термодинамической устойчивостью системы. Примерами лиофильных коллоидов могут служить глины, мыла, агрегаты высокомолекулярных соединений и т. п., образующие в водной или полярной среде ц граниченно устойчивые дисперсные системы. Лиофобные коллоиды, наоборот, характеризуются значительной энергией связи внутри дисперсной фазы, превышающей энергию взаимодействия последней со средой. В этом случае диспергирование осуществляется за счет затраты внешних сил — химических или механических. При этом образуются термодинамически неустойчивые коллоидные растворы, для которых понятие стабильности имеет лишь кинетический смысл. Некоторые лиофобные системы (например, красный золь золота) могут сохранять свою устойчивость сколько угодно долго, другие, наоборот, после образования быстро ее теряют (суспензии грубодисперсных частиц, концентрированные золи сульфидов металлов и т. д.). [c.7]

Многочисленными работами доказано суш ествование сольватной оболочки вокруг растворенных частиц нитроцеллюлозы. Наличие такой оболочки вообще присуш е всем лиофильным золям, частным случаем которых являются и органозоли нитроцеллюлозы. В отличие от лиофобных золей растворы нитроцеллюлозы (и вообш е эфиров целлюлозы) не имеют резко ограниченной поверхности раздела частица/раствор для находящихся в растворе мицелл. Наличие такой поверхности в лиофобных золях обусловливает взаимодействие коллоидно-распределенного вещества с дисперсионной средой не в массе коллоидных частиц, а лишь на их поверхности. Этим, в частности, объясняется и относительная неустойчивость лиофобных коллоидных систем в сравнении, например, с золями высокомолекулярных веществ. Для последних характерно наличие взаимодействия всей массы вещества (или соответственно всех отдельных групп, составляющих молекулу) с дисперсионной средой (растворителем). Это ясно следует для целлюлозы, например, из процессов этерификации и омыления эфиров. В этих процессах в реакцию вступают все гидроксильные группы, признаком чего является изменение как химического состава, так и рентгенограмм целлюлозы. Растворы высокополимерных веществ относятся к классу коллоидов (а пе истинных растворов) не вследствие иного агрегатного состояния вещества, как это имеет место у лиофобных коллоидов, а лишь благодаря большим размерам молекул (цепное строение молекул), обусловливающим отличие их от истинных растворов. [c.204]

Главной особенностью лиофобных коллоидов является их чрезвычайно резко выраженная неустойчивость по отношению к небольшим прибавкам посторонних электролитов. Колйчество постороннего электролита при этом может быть так ничтожно, что изменение устойчивости может происходить во времени даже без всяких прибавок, так как на коллоид действуют примеси тех электролитов, которые принимали участие в образовании коллоидной фазы. Такие самопроизвольные изменения системы обычно называют старением. [c.217]

Для самопроизвольно диспергируюш,ихся систем (лиофильных) свободная энергия уменьшается (AG < 0). Системы, не диспергирующиеся самопроизвольно (AG > 0), определяются как лиофобные коллоиды, которые, несмотря на термодинамическую неустойчивость, могут оказаться вполне устойчивыми в кинетическом смысле. [c.180]

Лиофобные эмульсии термодинамически неустойчивы и требуют специальной стабилизации. Ее можно достичь тремя путями 1) созданием двойного электрического слоя, что бывает, например, в разбавленных эмульсиях 2) образованием на поверхности частиц дисперсной фазы сольватного слоя, препятствующего коалесценции 3) образованием на поверхности частиц со стороны дисперсионной среды стабилизируюпдей адсорбционной пленки, препятствующей коалесценции механически. Такие пленки могут быть образованы либо молекулярными коллоидами типа высокомолекулярных соединений (желатина, каучук), либо полуколлоидами типа мыл. Эти вещества, адсорбируясь, образуют лиогель, обладающий значительной механической прочностью. Прочность таких пленок зависит от концентрации эмульгатора. Существует оптимум структурно-механических свойств, выше и ниже которого система становится неустойчивой. Наличие такого оптимума прочности связано с подвижностью адсорбционного слоя, необходимой для покрытия случайных разрывов в пленке. В этом типе стабилизирующего действия эмульгатора хотя и [c.79]

Суспензоиды и молекулярные коллоиды. Сус-пензоиды — высокодисперсные гетерогенные системы (лиофильные или лиофобные), неустойчивые и необратимые, частицы которых представляют собой агрегаты атомов или молекул, отделенные границей раздела фаз от окружающей среды. К ним относятся золи металлов, их оксидов, гидроксидов, различных неорганических солей И Др. Частицы этих золей имеют внутреннюю кристал- [c.72]

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]

Лиофобные золи — гетерогенные микрогетерогенные) системы, и в этом отношении их нельзя относить к истинным растворам. Лиофильные золн — однофазные системы, обладающие многими свойствами истинных растворов. Вследствие высокой поверхностной энергии лиофобные дисперсные системы термодинамически (и кинетически) неустойчивы. Лиофильные коллоиды термодинамически устойчивы. От истинных растворов они отличаются размером частиц и формой (длинные нитеподобные и свернутые в клубок молекулярные структуры). [c.157]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология