Дисперсные системы агрегативно неустойчивые

Все двухфазные дисперсные системы делятся на две группы по величине удельной свободной межфазной энергии, измеряемой поверхностным натяжением а. К первой группе относятся лиофобные дисперсные системы — термодинамически агрегативно неустойчивые, характеризующиеся некоторым временем существования, с относительно высоким межфазным натяжением а большим граничного значения а . Ко второй группе относятся лиофильные дисперсные системы — термодинамически устойчивые, самопроизвольно образующиеся эмульсии со значением межфазной поверхностной энергии, меньшим граничного значения а ,. [c.15]

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]

Приведите анализ потенциальной кривой для дву.х частиц гидрозоля. Какие силы преобладают при сближении частиц устойчивой дисперсной системы агрегативно неустойчивой коллоидной системы [c.440]

Лиофобные дисперсные системы (золи, суспензии, эмульсии) агрегативно неустойчивы, поскольку у ннх имеется избыток поверхностной энергии Гиббса. Процесс укрупнения частиц (коагуляция) протекает самопроизвольно, так как он ведет к уменьшению удельной поверхности и снижению поверхностной энергии Гиббса. [c.430]

Несмотря на большое количество работ и разнообразие подходов в области реологии структурированных дисперсных систем, пока еще нет удовлетворительной количественной теории, связывающей реологические свойства тел с особенностями их структуры. Чтобы представить, хотя бы упрощенно, процесс образования (появления) структуры в дисперсных системах, обратимся к особенностям седиментационных объемов, отличающим агрегативно устойчивые и неустойчивые системы. [c.374]

Коллоидные системы — многокомпонентные, гетерогенные и дисперсные системы, агрегативно неустойчивые при отсутствии фактора стабилизации. [c.19]

Чем обусловлена агрегативная неустойчивость лиофобных дисперсных систем Какие процессы самопроизвольно происходят в этих системах [c.178]

Замечено [25, 26], что прочность слипания частиц дисперсной фазы существенно зависит от соотношения фильностей компонентов системы (правило фильности). Наиболее прочные контактные связи возникают у гидрофильных частиц в гидрофобной среде. Поэтому такие системы агрегативно неустойчивы и могут, подобно эмульсиям воды в масле, существовать только при наличии стабилизатора. [c.166]

Аэрозоли относятся к системам агрегативно неустойчивым. Каждое соприкосновение, образующих дисперсную фазу частиц, приводит к их слипанию с последующим выпадением в осадок. Поэтому нельзя получить аэрозоли высокой концентрации, так как в результате броуновского движения происходит быстрое слипание частиц (коагуляция) с выпадением их в осадок. [c.349]

К первой группе относятся лиофобные дисперсные системы с высоким межфазным натяжением а>сгх и резко выраженной границей раздела фаз, термодинамически агрегативно неустойчивые, характеризующиеся некоторым временем существования. На поверхностях лиофобных частиц свободные молекулярные силы, нескомпенсированные окружающей средой, вызывают агрегативную неустойчивость таких термодинамически неравновесных систем. Устойчивость лиофобных систем является чисто кинетическим понятием. [c.15]

Дисперсные системы делят на лиофильные, обладающие термодинамической агрегативной устойчивостью, и лиофобные, которые термодинамически неустойчивы к агрегации, но могут быть устойчивы кинетически. [c.129]

Большинство дисперсных систем обладает избытком поверхностной энергии, и поэтому в них самопроизвольно идут процессы укрупнения частиц,— происходит снижение поверхностной энергии за счет уменьшения удельной поверхности. Такие системы называют агрегативно неустойчивыми. [c.271]

Коагуляция является процессом, проходящим в термодинамически неустойчивых (лиофобных) дисперсных системах. Об агрегативной устойчивости таких систем судят по скорости коагуляции. Скорость коагуляции в дисперсных системах может быть самой различной. Некоторые системы коагулируют в течение нескольких секунд после их получения, а другие — устойчивы в течение суток, месяцев, а иногда и лет. [c.278]

Рассматривая свойства аэрозолей, прежде всего необходимо отметить, что они обладают значительно меньшей агрегативной устойчивостью, чем коллоидные и дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой. Как мы видели выше, агрегативная устойчивость дисперсных систем с жидкой дисперсионной средой обусловлена существованием либо двойного электрического слоя, либо сольватной оболочки, либо, наконец, прочной пленки на поверхности частиц. В системах с газообразной дисперсионной средой всякое взаимодействие между поверхностью частиц и средой отсутствует. Правда, ионы, обычно присутствующие в небольшом количестве в газообразной среде, способны адсорбироваться на поверхности частиц и придавать им электрический заряд, однако возникающий заряд невелик и фактором устойчивости служить не может. Поэтому аэрозоли агрегативно неустойчивы, и в них всегда идет самопроизвольная коагуляция, скорость которой зависит от начальной концентрации аэрозоля и подчиняется уравнению Смолуховского для кинетики быстрой коагуляции (см. гл. VI). [c.149]

Агрегативная неустойчивость дисперсных систем приводит к коагуляции дисперсной фазы, т. е. слипанию частиц под действием межмолекулярных сил притяжения. В результате слипания частиц в дисперсной системе образуются крупные агрегаты (коагуляты). Эти агрегаты седиментационно неустойчивы и могут выпадать в осадок или всплывать. В промывочных жидкостях, представляющих собой, как правило, концентрированные структурированные системы, разделение фаз не столь явно и визуально не всегда заметно. Поэтому о коагуляционных процессах в них судят по изменению свойств, измеряемых инструментально. [c.71]

Как и другие лиофобные дисперсные системы, суспензии агрегативно неустойчивы в них происходит самопроизвольный процесс слипания частиц, приводящий к их укрупнению, что еще более увеличивает скорость седиментации этих систем. [c.147]

Лиофобные дисперсные системы термодиначески неустойчивы, так как частицы дисперсной фазы склонны к агрегации. Их термодинамическая агрегативная неустойчивость обусловлена избытком иоверхностной энергии. Межфазное поверхностное натяжение в лиофобных системах больше рассчитанного по соотношению Ребиндера—Щукина (V. 2). Поэтому они не могут быть получены самопроизвольным дис- [c.159]

Как уже указывалось, коллоидные системы вследствие их большой удельной поверхности являются системами термодинамически неравновесными и агрегативно неустойчивыми. Существует два понятия кинетическая и агрегативная неустойчивость дисперсных систем. [c.79]

Агрегативная неустойчивость из-за избытка свободной поверхност-кой энергии на межфазной границе проявляется в самопроизвольном образовании агрегатов с последующим их слипанием друг с другом. В пределе это может привести к полному разделению системы на дез слоя, один из которых — жидкость (дисперсионная среда), другой — плотный осадок (дисперсная фаза). Механизм этого явления связан с избытком поверхностной энергии высокодисперсных частичек, компенсация которой приводит к агрегированию, т. е. укрупнению исходных элементов пространственной структуры. [c.80]

Песков, чтобы подчеркнуть способность коллоидных систем к уменьшению дисперсности за счет агрегации частиц, предложил называть их агрегативно неустойчивыми системами. Степень неустойчивости коллоидной или микрогетерогенной систе- [c.12]

Выше мы видели, что термодинамическая неустойчивость дисперсных и коллоидных систем выражается в самопроизвольном укрупнении частиц — коагуляции и коалесценции. Однако скорость коагуляции может быть различной. Если система обладает большим избытком свободной энергии на границе раздела фаз, т. е. и поверхностное. натяжение а и площадь S поверхности раздела фаз достаточно велики, то коагуляция идет с большой скоростью. Такие системы называют агрегативно неустойчивыми. Но иногда в колЛоиде с такой же степенью дисперсности коагуляция идет очень медленно, практически незаметно. В таких системах, называемых агрегативно устойчивыми, очевидно, поверхностное натяжение на границе фаз невелико. Отсюда можно сделать вывод о том, что важный фактор получения устойчивых коллоидных систем — уменьшение поверхностной энергии за счет адсорбции поверхностноактивных веществ на коллоидных частицах. [c.55]

Поскольку аэрозоли являются агрегативно неустойчивыми системами, их разрушение всецело связано с кинетической устойчивостью (см. раздел ХП1. I). В связи с проблемами газоочистки понятие кинетической устойчивости (сформировавшейся при рассмотрении спонтанного процесса разрушения коллоидов) нуждается в обобщении применительно к рассмотрению процессов принудительного разрушения. Кинетическая устойчивость сводится к седиментационной лишь тогда, когда дисперсные частицы от дисперсионной среды отделяются в процессе седиментации, т. е. в случае грубодисперсных систем. В противоположном предельном случае высокодисперсных аэрозолей частичная концентрация падает за счет броуновской диффузии частиц к поверхности коллектора. Именно этот спонтанный процесс контролирует кинетическую устойчивость в высокодисперсных системах. [c.352]

Коллоидными системами называют сложные многокомпонентные системы — золи, суспензии, эмульсии, аэрозоли, — обладающие общими характерными признаками гетерогенностью,- определенной дисперсностью (порядок среднего радиуса частиц колеблется в пределах 10-э— 10 м) и агрегативной неустойчивостью без стабилизатора. [c.3]

Столь полное удаление из смолы механических примесей в опытах с осаждением растворителял1И нельзя объяснить только тем, что разбавление сырья облегчает отстой смолы. Механизм удаления примесей более сложен. При действии парафинового или подобного ему селективного растворителя твердые частицы служат центрами микрокапель образующейся тяжелой смолы. Такая дисперсная система агрегативно неустойчива малое поверхностное натяжение парафинового растворителя способствует слипанию частиц, что приводит к потере ими кинетической устой- [c.314]

Эмульсии, как и все коллоидные и микрогетерогенные системы, агрегативно неустойчивы из-за избытка свободной яне.пгии на межфазной поверхности. Агрегативная неустойчивость эмульсий проявляется в самопроизвольном образовании агрегатов капелек с последующим слиянием (коалесценцией) отдельных капелек друг с другом. В пределе это может приводить к полному разрушению эмульсии и разделению ее на два слоя, из которых один соответствует жидкости, образующей в эмульсии дисперсную фазу, а другой — жидкости, являющейся дисперсионной средой. [c.371]

Углеводородные смеси, в которых образуются смолистые вещества, представляют системы, которые следует отнести к полуколлоидам. Эти системы содержат в заметном количестве истинно растворенную часть вещества (продукты окисления), являющегося материалом для образования в последующем коллоидной системы. По мнению П. А. Ребиндера [77], такие системы являются настоящими двухфазными коллоидами, микрогетерогенными системами с предельно высокой дисперсностью. Понятие агрегативной неустойчивости для них отпадает. Система еще больше услож- [c.266]

С термодинамической точки зрения слипание частиц, так же как и их перекристаллизация, являются следствием стремления системы понизить уровень энергии, в данном случне, поверхностной энергии. Таким образом, дисперсные системы принципиально неустойчивы. Однако процессы нарушения агрегативной устойчивости могут протекать настолько медленно, что многие из таких систем можно условно рассматривать как устойчивые (золи золота, приготовленные Фарадеем более 100 лет назад, не потеряли своей устойчивости до настоящего времени). [c.181]

Разница седиментационных объемов агрегативно устойчивых и неустойчивых систем наиболее четко проявляется, если частицы имеют средние размеры. Крупные частицы неустойчивых систем благодаря заметной силе тяжести образуют более плотный осадок, а очень мелкие частицы в устойчивых системах оседают настолько медленно, что наблюдать за осал<дением не представляется возможным. Причиной рыхлости осадков является анизометрия образующихся первичных агрегатов или флокул. Исследования показывают, что наиболее вероятны цепочечные и спиральные первоначальные образования, из которых затем получаются осадки с большим седиментационным объемом. Осадки того или иного качества получают прн осаждении и фильтрации суспензий в различных производствах. Их свойства обычно регулируют путем изменения pH, добавления поверхностно-активных веществ. Увеличение концентрации дисперсной фазы способствует образованию объемной структуры в агрегативно неустойчивых системах. Этот факт широко используется для предотвращения седиментации, в частности, при получении пластичных материалов и изделий из них. [c.344]

В агрегативно устойчивых дисперсных системах после оседания частиц образуется плотный осадок малого седиментационного объема. В агрегативно неустойчивой системе выделяется рыхлый осадок, занимающий большой объем. После декантации получаются системы с минимальной концентрацией дисперсной фазы, отвечающей образованию структуры — пространственного каркаса из частиц дисперсной фазы. Эту концентрацию называют критической концентрацией етруктурообразования. В соответствии с седи-ментационными объемами и концентрациями дисперсной фазы в осадках различают плотную и свободную упаковку частиц. При плотной упаковке концентрация дисперсной фазы максимальна, свободной упаковке соответствует минимальная концентрация дисперсной фазы, при которой может образоваться структурная сетка. При той и другой упаковке характерно наличие предела текучести, который может возникнуть только при контакте частиц [c.374]

Качество материала заготовки во многом определяется равномерным распределением частиц диснерсной фазы в системе. От этого зависит идентичность во всех частях изделия таких характе-р[гстик, как прочность, твердость и др. Неравномерность распределения частиц вызывает наиряжения в изделии, снижающие время службы материала, способствующие неравномерной усадке — искажению размеров, трещинообразованию. Характер расиределения частиц дисперсной фазы по объему изделия зависит от его формы и размеров, от свойств и гранулометрического состава суспензии или порошка, от наличия модификаторов и метода формования. Добавление адсорбирующихся веществ в суспензии и смачивающих жидкостей в порошки способствует скольжению частиц относительно друг друга и тем самым образованию плотной и ненапряженной структуры с равномерным распределенпем частиц. В агрегативно-неустойчивых системах равномерное распределение частиц достигается, например, с помощью вибрационного формования. Вибрация разрывает случайные контакты между частицами И позволяет иостеиенно создать более плотную упаковку в суспензиях [c.389]

В больших количествах органические отложения образ)тотся при хранении нефгей в различных резервуарах. Нефть, являясь дисперсной системой, обладает большой удельной поверхностью раздела фаз и большой свободной энергией, поэтому является термодинамически неравновесной системой и стремится к равновесному состоянию, отвечающему разделению системы на две сплошные фазы с минимальной межфазной поверхностью. В нефтях, для которых характерны полидисперсность твердой фазы и высокая вязкость дисперсионной среды, полное равновесие практически никогда не достигается. Удаленность от равновесного состояния определяет агрегативную неустойчивость (или устойчивость) нефти, т.е. ее способность сохранять свою дисперсность. Афегирование дисперсных частиц, как правило, приводит к повышению афегативной устойчивости нефти, т.к. при этом межфазная поверхность хотя бы частично исчезает и, таким образом, уменьщается свободная энергия системы. Как известно /34/, для уменьшения свободной энергии системы непосредственный поверхностный контакт твердых частиц не обязателен, она может уменьшаться и при сближении частиц на некоторое расстояние, позволяющее им взаимодействовать через слой, разделяющий их среды. Такое положение можно продемонстрировать путем следующих рассуждений. [c.128]

Агрегативная неустойчивость является термодинамической характеристикой дисперсной системы, и она не может ответить на вопрос, как долго система может пребывать в неравновесном состоянии. Поэтому при исследовании процесса формирования отложений более существенным является другая характеристика дисперсного состояния нефти - ее кинетическая устойчивость, т.е. способность сохранять во времени равномерное распределение частиц по всему объему. Это свойство нефти, обусловленное нахождением системы в гравитационном поле Земли, достаточно просто может бьггь охарактеризовано численно, в частности, путем седиментационного анализа. [c.129]

Из этой таблицы следует, что коллоидно-дисперсные системы в отличие от истинных растворов сами по себе агрегативно неустойчивы. Размеры их дисперсных частиц могут изменяться как самопроизвольно, так и под влиянием внешних факторов. Одной из причин неустойчивости коллоидных растворов является их гетерогенность. Обладая громадной суммарной поверхностью, следовательно, большой свободной энергией, коллоидные системы согласно второму началу термодинамики стремятся к равновесному состояипю, характеризующемуся разделением системы ка две фазы, имеющие минимальные межфазовые ПОВерХНОСТИ И МИНИМЭЛЬ-ную свободную поверхностную энергию. [c.277]

Таким образом, аэрозоли, обладая при высокой дисперсности достаточнЬй седиментационной устойчивостью, обычно являются весьма агрегативно. неустойчивыми системами и в них всегда идет процесс коагуляции. Этим объясняется сравнительно небольшой срок жизни любого аэрозоля. Существенно, что максимальную неустойчивость проявляют аэрозоли с наиболее крупными и наиболее мелкими частицами. Первые системы неустойчивы из-за большой скорости оседания их частиц, вторые не могут долго существовать вследствие интенсивного броуновского движения, приводящего к столкновению частиц и образованию агрегатов. [c.348]

Скорость перехода эмульсий в состояние седиментационного равновесия, которая зависит от степени дисперсности, как правило, больше, чем у коллоидных растворов. Это следует из формулы (XIII.2.4). Эмульсии обладают в большей или меньшей степени агрегативной неустойчивостью. Стремление системы к самопроизвольному уменьшению поверхности раздела осуществляется путем слияния шариков дисперсной фазы. Такое слияние называется коалесценцией. Если налить в пробирку воды, добавить бензол и интенсивно встряхнуть несколько раз, то образуется эмульсия. Но если прекратить встряхивание, начнется обратный процесс — мелкие капли будут коалесцировать, что приведет в конечном итоге к расслоению жидких фаз, т. е. к полному разрушению эмульсии. [c.449]

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]

Согласно термодинамическо трактовке причины агрегативной неустойчивости заключены в самих признаках коллоидного состояния системы — ее гетерогенности и высокой дисперсности. Совокупность этих признаков обусловливает достаточно высокое значение свободной поверхностной энергии, что и является причиной неустойчивости коллоидной системы. [c.95]

Седиментационно-неустойчивые дымы и туманы также агрегативно неустойчивы, как аэрозоли. Впрочем, системы с газообразной дисперсионной средой можно сделать агрегативно устойчивыми. Надо только искусственно придать им высокий электрический заряд, тогда их частицы, отталкиваясь, не будут сцепляться. Это единственный путь стабилизации дисперсных систем с газообразной дисперсионной средой. Однако в ряде случаев приходится не стабилизовать, а, напротив, разрушать дымы и туманы, иредставлянэщие собой вредные, нежелательные явления. [c.149]

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]

Коллоидным системам свойственна агрегативная неустойчивость, преодолеваемая лишь путем адсорбции ионов или молекул на частицах дисперсной фазы. Таким образом, агрегативно-устойчивая коллоидная система, в принципе, должна состоять из трех компонентов диспергированных чаетиц, среды и стабилизатора. [c.294]

Эмульсии являются седимен-тационно неустойчивыми системами. Если дисперсная фаза и дисперсионная среда отличаются по плотности, то возможна седиментация (или всплывание) капелек дисперсной фазы, т. е. нарушение однородности концентрации. Агрегативная неустойчивость эмульсий проявляется в самопроизвольном слиянии капелек в дисперсной фазе — к о а л е с-ц е н ц и я. Этот процесс может привести к разрушению эмульсии и разделению ее на два жидких слоя. [c.345]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология