Кривая энергии взаимодействия коллоидных

На основании материала, изложенного в предыдущем разделе, можно представить себе, как при сближении двух одноименно заряженных коллоидных частиц будет изменяться энергия их взаимодействия, являющаяся результатом сложения, молекулярных сил притяжения и электростатических сил отталкивания. Для этого рассмотрим потенциальные кривые (рис. IX, 6 и IX, 7), характеризующие зависимость энергии взаимодействия двух сближающихся частиц (энергия отталкивания отложена вверх, а энергия притяжения — вниз от нуля) от расстояния Н между частицами. [c.278]

Рис. IX, 10. Потенциальные кривые, характеризующие изменение энергии взаимодействия двух коллоидных частиц от расстояния Н между их поверхностями. Нумерация кривых возрастает с уменьшением Фо-потенциала.

Из рис. 118 видно, что на определенном расстоянии /"о существует своеобразный барьер отталкивания S, который препятствует сближению частиц. Этот барьер устраним ири высокой концентрации электролита-коагулятора. Вследствие преобладания сил притяжения коллоидные частицы могут сблизиться при коагуляции до расстояния Г2. Однако теоретические расчеты и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что при больших расстояниях между коллоидными частицами Г (порядка нескольких толщин двойно-то электрического слоя) на потенциальной кривой хорошо наблюдается второй неглубокий минимум М, который незначителен для обычных гидрофобных коллоидов 1И более глубок для золей, имеющих крупные асимметрические частицы. Для таких золей энергия взаимодействия в точке М может быть в несколько раз больше энер [c.379]

Агрегативная устойчивость. На первый взгляд кажется, что если обеспечены устойчивости дисперсного состава и фазовая, то причин для неустойчивости не остается. В действительности остается еще третий вид неустойчивости или устойчивости - агрегативная устойчивость. Этот вид устойчивости наиболее характерен для коллоидных систем. Он обусловлен тем, что для дисперсных частиц силы взаимодействия имеют радиус действия, существенно больший, чем между парами молекул, и могут иначе зависеть от расстояния. При этом на кривой зависимости энергии взаимодействия пары частиц от расстояния могут находиться один или два потенциальных минимума. В результате возможно образование агрегатов из двух, трех и более частиц. Процесс такого агрегирования называется коагуляцией и обычно идет со скоростью, гораздо большей, чем процесс старения под влиянием неодинаковой растворимости частиц разного размера и в сильнейшей степени зависит от состава дисперсионной среды. Поэтому теория агрегативной устойчивости привлекла давно основное внимание и под названием "теории устойчивости коллоидов заняла центральное место в учении о коллоидах. Опираясь на изучение сил [c.19]

Суммарные энергии взаимодействия И7 двух коллоидных частиц в зависимости от расстояния между их поверхностями изменяются по кривой / (рис. 130), где положительные значения 1 соответствуют отталкиванию, а отрицательные — притяжению частиц. Такие кривые, получаемые суммированием рассчитанных сил межчастичного притяжения и электростатического отталкивания, называются потенциальными кривыми. [c.333]

Тиксотропия. Рассмотрение энергии взаимодействия двух коллоидных частиц (рис. 130, кривая 1) показывает, что на больших расстояниях г между частицами имеется неглубокий [c.333]

Рис. IX, 10. Потенциальные кривые, характеризующие изменение энергии взаимодействия двух коллоидных частиц от расстояния Н между их поверхностями.

На рис. 103 приведены зависимости величин /д и 1/э от расстояния между коллоидными частицами. При этом, как принято в физике, потенциальной энергии притяжения приписывается знак минус, а отталкивания — знак плюс. Как видно, результирующая энергия взаимодействия (кривая 3 на рис, 103) приводит к притяжению (и <С0) на очень малых и отталкиванию ( У > 0) на больших расстояниях между частицами. Решающее значение для устойчивости дисперсных систем имеет величина потенциального барьера отталкивания ( /макс), которая, в свою очередь, зависит от хода кривых Цд и С/э. При больших значениях этого барьера коллоидная система устойчива. Слипание коллоидных частиц возможно лишь при достаточном их сближении. Это требует преодоления потенциального барьера отталкивания. При некоторых небольших положительных значениях /макс (кривая 3) преодолеть его могут лишь немногие коллоидные частицы с достаточно большой кинетической энергией. Это соответствует стадии медленной коагуляции, когда только небольшая часть соударений коллоидных частиц приводит к их слипанию. При медленной коагуляции со временем происходит некоторое уменьшение общего числа коллоидных частиц в результате образования агрегатов из 2—3 первичных частиц, но коагулят не выпадает. Подобную коагуляцию, не сопровождающуюся видимым изменением коллоидного раствора, называют скрытой коагуляцией. При дальнейшем [c.322]

Рассмотрим, как происходит взаимодействие коллоидных частиц в зависимости от расстояния между ними. Энергия взаимодействия W двух коллоидных частии в зависимости от расстояния между их поверхностями изменяется по кривой, изображенной на рис. 118, где положительные значения W соответствуют отталкиванию, а отрицательные — притяжению частиц. Эти кривые носят название по-тенциальных кривых. [c.379]

На рис. 103 приведены зависимости величин Цд и з от расстояния между коллоидными частицами. При этом, как принято в физике, потенциальной энергии притяжения приписывается знак минус, а отталкивания — знак плюс. Как видно, результирующая энергия взаимодействия (кривая 3 на рис. 103) приводит к притяжению (и < 0) на очень малых и отталкиванию и > 0) на больших расстояниях между, частицами. Решающее значение для устойчивости дисперсных систем имеет величина потенциального барьера отталкивания ([/макс), которая, в свою очередь, зависит от хода кривых С/д и Оэ. При больших значениях этого барьера [c.333]

В задачах VI.11.1—VI.11.10 построить потенциальные кривые взаимодействия частиц при концентрациях электролита и Сд и определить, иа какое расстояние сближаются частицы при случайном столкновении, если их кинетическая энергия равна половине потенциального барьера. Коллоидный раствор коагулирует при концентрации водного раствора электролита, равной с р. Из электрокинетических исследований известен -потенциал при с- 0. [c.173]

Значительное уменьшение /макс происходит в результате изменения потенциальной энергии электростатического отталкивания (т. е. хода кривой 1), вызванного добавлением электролитов к коллоидному раствору. С увеличением концент.рации любого электролита происходит перестройка двойного электрического слоя, окружающего коллоидные частицы все ббльшая часть противоионов вытесняется из диффузной в адсорбционную часть двойного электрического слоя. Толщина диффузной части двойного электрического слоя (слой 4 на рис. 100), а вместе с ней и всего двойного электрического слоя (слой 2 на рис. 100) уменьшается. Поэтому кривая потенциальной энергии электростатического отталкивания снижается более круто, чем показанная на рис. 103 кривая 1. В результате этого потенциальный барьер отталкивания ( /макс) уменьшается и смещается в сторону меньшего расстояния между коллоидными частицами. Когда двойной электрический слой сжимается до толщины адсорбционного слоя (слой 3 на рис. 100), то вся кривая взаимодействия дисперсных частиц оказывается в области притяжения (кривая 4 на рис. 103), наступает быстрая коагуляция. Такое изменение устойчивости коллоидного раствора происходит при добавлении любого электролита. [c.323]

Условия (1) и (2) отвечают полному исчезновению силового барьера, препятствующего слипанию частиц, причем кривая потенциальной энергии, характеризующая их взаимодействие, имеет в этом случае вместо двух точек, для которых выполняется соотношение (1), только одну точку перегиба (рис. 1). Следовательно, предел устойчивости коллоидной системы с увеличением концентрации ионов достигается при таком содержании [c.154]

При еще меньших /г энергия притяжения оказывается большей по сравнению с энергией электростатического отталкивания, частицы начинают самопроизвольно сближаться и в конце концов коагулируют. Таким образом, величина энергетического барьера является ответственной за устойчивость коллоидной системы. На размер S оказывает влияние как потенциал поверхности частиц ( , так и толщина двойного электрического слоя X. Уменьшение устойчивости системы может происходить либо за счет уменьшения термодинамического потенциала поверхности либо за счет уменьшения толщины двойного электрического слоя. В случае нефтесодержащих дисперсий незначительные толщины двойного диффузионного слоя и ионные сферы затрудняют определение сил отталкивания и притяжения, что, в свою очередь, осложняет построение и анализ кривых энергий взаимодействия, однако оценка их влияния небезьште-ресна. [c.39]

Дан анализ полученных уравнений медленной коагуляции. Псказано, что экспериментальные кривые медленной коагуляции позволяют определить основные параметры энергии взаимодействия коллоидных частиц друг с другом, иллюстраций 21. Библ. 24 иазв. [c.320]

Каковы основные положения теории устойчивости и коагуляции коллоидных систем по Дерягину—Ландау Сравните потенциальные кривые (в координатах энергия взаимодействия — расстояние для устойчивой коллоидной системы и системы астабилизованной. [c.440]

Современная теория рассматривает коагуляцию как результат действия вандерваальсовых сил притяжения и электростатических сил отталкивания. Суммарное действие этих сил приводит к немонотонному изменению энергии взаимодействия как функции расстояния между частицами (рис. 8.11). Чем больше -потенциал на поверхности частиц, тем, при прочих равных условиях, выше энергетический барьер на кривой суммарной энергии. В такой ситуации частицы отталкиваются друг от друга и при -потенциале, равном или большем, чем 30-40 мВ, коллоидный раствор устойчив. [c.117]

На рис. 104 приведены зависимости величин С/д и Цд от рас стояния между коллоидными частицами. При этом, как принято в физике, потенциальной энергии притяжения приписывается знак минус, а отталкивания — знак плюс. Как видно, результирующая энергия взаимодействия (кривая 3 на рис. 104) приводит к притяжению (и СО) на очень малых и отталкиванию ( />0) на больших расстояниях между частицами. Решающее значение для устойчивости дисперсных систем имеет величина потенциального барьера отталкивания ((/макс), которая, в свою очередь, зависит от хода кривых (/д и Оэ. При больших значениях этого барьера коллоидная система устойчива. Слипание коллоидных частиц возможно лишь при достаточном их сближении. Это требует преодо- [c.330]

Сформулировано условие перехода коллоидного раствора в неустойчивое состояние в виде dn/d oe = где п — концентрация ионов симметричного электролита в дисперсионной среде. — потенциал в плоскости симметрии, отвечающий экстремальному значению энергии на потенциальной кривой, характеризующей взаимодействие частиц. Исходя из этого условия получены выражения, связывающие параметры системы, находя.цейся в критическом состоянии, для случая пластин и шарообразных частиц, а также вычислены концентрации коагуляции. Отмечается, что предложенный метод нахождения условия слипания moik t быть применен для частиц любой формы при произвольпом потенциале поверхности. [c.191]

Рассмотрим коллоидную систему, в которой энергии парного взаимодействия сферических частиц соответствует потенциальная кривая, изображенная на рис. XI. 1 [3]. Предположим (хотя это и не является принципиальным), что барьер и потенциальная яма на кривой достаточно узки, т.е. ширина их много меньше диаметра частиц 2Я. При этом вполне реальном предположении упрощается вид константа и й. Максимум на кривой может быть связан с ионно-электростатическим отталкиванием, а стенка — следствие борновских сил отталкивания или сил взаимодействия тонких сольватных слоев на поверхности частиц. При очень малой концентрации электролита и (или) малом радиусе частиц дальний (вторичный) минимум на потенциальной кривой практически не сказывается. Для сохранения общности мы проведем рассуждения для кривой с максимумом, опшчным от нуля. [c.153]

В основу современной физической теории устойчивости и коагуляции ионностабилизированных коллоидных систем положены представления о молекулярных силах притяжения и электростатических силах отталкивания между частицами золя, являющимися основными слагающими (молекулярная и электростатическая компоненты) расклинивающего давления жидкой пленки. Как видно из рис. 7.2, а, на результирующей потенциальной кривой взаимодействия частиц при больших расстояниях между ними наблюдается неглубокий минимум (дальняя потенциальная яма), свидетельствующий о превалировании сил молекулярного притяжения. Это объясняется тем, что силы молекулярного притяжения убывают по степенному закону, а силы электростатического отталкивания — по экспоненциальному. На средних расстояниях (около 100 нм), отвечающих размеру эффективных ионных оболочек частиц, преобладают силы электростатического отталкивания, чему соответствует энерге- [c.610]

Очень хорошим примером приложения этой теории является коагуляция лиофоб-ных коллоидов. Золь такого рода состоит из заряженных частиц, на поведение которых влияет как взаимное отталкивание двойных слоев, так и взаимное вандерваальсово притяжение. От того, какое из взаимодействий преобладает, зависит, насколько легко и, следовательно, быстро сближаются частицы, т. е. насколько быстро произойдет их слипание. В работе Фервея и Овербека [35, 43] рассматривается взаимодействие двух сближающихся сферических коллоидных частиц. Объединяя соответствующие уравнения, авторы построили серию кривых зависимости суммарной потенциальной энергии от расстояния между частицами. На рис. VI-9 приведены такие кривые для г зо=25,6 мВ (т. е. г )о=й7 /е при 25°С). При низкой ионной силе раствора, которая определяет величину х, во всем диапазоне расстояний, за исключением очень малых, преобладающую роль играет отталкивание двойных слоев. При значительном увеличении X достигается другой пре,цельный случай, когда на всех расстояниях происходит [c.261]

На рис. 1 приведены начальные стадии кинетики структурообразования в цементно-водной дисперсии в состоянии покоя (кривая 1) и после перемешивания в течение часа (кривая 2). Перемешивание производили через 90 мин (конец I стадии для данной дисперсии) от начала затворения. Как видно из рис. 1, если разрушить возникшую пространственную структуру путем механических воздействий, то она вновь восстанавливается. Процесс структурообразования после разрушения в общем проходит в той же последовательности, как и в состоянии покоя. Однако следует отметить некоторые особенности его течения. При структурообразовании в покое быстрый рост модуля упругости в первой стадии начинается примерно через 1 час. Очевидно, к этому времени накапливается достаточное количество коллоидных частиц, которые образуют пространственный каркас коагуляционной структуры. После перемешивания ее формирование начинается сразу,так как уже имеется достаточное количество коллоидных частиц и агрегатов после разрушения существовавшего структурного каркаса. Затем наблюдается область стояния (до 3,5 час). В это время на кривой структурообразования в покое (кривая /) идет спад модуля быстрой эластической деформации. Это можно объяснить структурными изменениями внутри коагуляционного каркаса (переход высокосульфатных форм гидросульфоалюминатов в низкосульфатные) и связанными с ними изменениями поверхностной энергии и сил взаимодействия между частицами. Механические воздействия, как видно из [c.189]

Если частицы находятся на таком расстоянии, что их диффузные слои частично перекрываются, то между ними возникают силы отталкивания в результате действия одноименных полей. Диффузные слои противоионов деформируются, происходит перераспределение ионов в контактирующих слоях. Соединению коллоидных частиц препятствует наличие потенциального барьера. На рис. 15 приведены кривые потенциальной энергии отталкивания, энергии притяжения и объединенная потенциальная кривая, результирующая их действие в зависимости от расстояния между частицами. Энергия отталкивания считается положительной, а энергия притяжения — отрицательной. Если высота потенциального барьера (II) и глубина второго минимума (III) незначительна, частицы сближаются между собой и коагулируют в результате ближнего взаимодействия (I). Расстояние зто составляет несколько десятых долей нанометра. Агрегативная устойчивость коллоидной системы соответствует значительной высоте потенциального барьера (II) и малой глубине второго минимума (III). Особый вид связи между частицами наблюдается при достаточно большой глубине второго минимума, при дальнем взаимодействии (расстояние около 10 нм). При этом частицы образуют пары, тройники или более сложные структуры, в которых не происходит агрегатирования частиц, т. е. дисперсность системы не изменяется. В ней наблюдается обратимое равновесие зольч агрегат. Подобное состояние системы является относитель- [c.118]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология