Коллоидные системы кинетически устойчивые

Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем. Следствием кинетических свойств коллоидных растворов является их кинетическая устойчивость, которая состоит в том, что концентрация коллоидных растворов одинакова по всему объему системы и при правильном хранении не изменяется во времени. [c.174]

Характеристикой кинетической устойчивости является гипсометрический закон, который применительно к коллоидным системам имеет вид [c.77]

Представление И. П. Пескова о двух типах устойчивости легко объясняет указанное противоречивое влияние температуры на устойчивость золей. Повышение температуры, а значит, и энергии броуновского движения препятствует оседанию частиц и тем способствует повышению кинетической устойчивости. Повышение кинетической энергии частиц способствует более частым и эффективным столкновениям, преодолению сил отталкивания и, следовательно, слипанию частиц, т. е. ведет к понижению агрегативной устойчивости. Одновременно с понижением агрегативной устойчивости уменьшается и кинетическая устойчивость, и в целом общая устойчивость коллоидной системы. [c.325]

Из коллоидной химии известно, что любая дисперсная система обладает агрегативной и кинетической устойчивостью, которые, в свою очередь, зависят от наличия факторов стабилизации и дестабилизации дисперсной системы. Наличие и действие указанных факторов определяется физикохимическими и электрокинетическими свойствами компонентов, входящих в дисперсную систему. Таким образом, целесообразно предварительно рассмотреть современное состояние и основные положения теории устойчивости коллоидных систем с жидкой дисперсионной средой во внешних электрических полях. [c.6]

Для проведения седиментометрического анализа кинетически устойчивых систем (золей, растворов ВМВ) с целью определения размеров и массы их частиц недостаточно силы земного тяготения. Последнюю заменяют более значительной центробежной силой центрифуг и ультрацентрифуг. Идея этого метода принадлежит А. В. Думанскому (1912), который впервые применил центрифугу для осаждения коллоидных частиц. Затем Т. Сведберг разработал специальные центрифуги с огромным числом оборотов, названные ультрацентрифугами. В них развивается центробежная сила свыше 250 ООО Современная ультрацентрифуга представляет собой сложный аппарат, центральной частью которого является ротор (с частотой вращения 60 000 об/мин и выше), с тончайшей регулировкой температуры и оптической системой контроля за процессом осаждения. Кюветы для исследуемых растворов вмещают всего 0,5 мл раствора. В ультрацентрифуге оседают не только частицы тонкодисперсных золей, но и макромолекулы белков и других ВМВ, что позволяет производить определение их молекулярной массы и размеров частиц. Скорость седиментации частиц в ультрацентрифуге рассчитывают также по уравнению (23.9), заменяя в нем g на о) х, где (О — угловая скорость вращения ротора л — расстояние от частицы до оси вращения. [c.378]

Проф. Н. П. Песков ввел в науку о коллоидных системах понятия об агрегативной и молекулярно-кинетической устойчивости. Агрегативная устойчивость зависит от способности системы в той или иной мере сохранять степень дисперсности образующих ее мицелл, кинетическая устойчивость зависит от способности диспергированных частиц, не меняя степени своей дисперсности, противостоять действию силы тяжести или центробежной силы, стремящихся [c.220]

В отличие от суспензий, частицы коллоидных систем находятся в непрерывном хаотическом движении и вследствие этого обладают осмотическим давлением и способностью к диффузии. Благодаря движению частиц, коллоидные системы кинетически устойчивы, т. е. в них не наблюдается оседания частиц под действием силы тяжести. Оптические свойства коллоидных систем также существенно отличны от свойств суспензий в то время как суспензии являются мутными при любых условиях освещения, коллоидные растворы в проходящем свете всегда прозрачны. [c.162]

Как было показано ранее, вопросы агрегативной и кинетической устойчивости коллоидных систем изучаются на протяжении многих лет. В последние десятилетия интенсивно развиваются исследования устойчивости, однако методические разработки в этом направлении весьма ограниченны. Основное внимание уделяется методам, позволяющим косвенно определять устойчивость нефтяных дисперсных систем при обычных или повышенных температурах. В условиях комнатных температур определяют кажущуюся устойчивость в среде растворителя. Сущность одного из методов заключается в установлении седиментационным методом способности к расслоению разбавленных нефтяных дисперсных систем [31, 148]. Критерием оценки в этом случае является фактор устойчивости, представляющий собой отношение концентраций дисперсной фазы, устанавливаемое за фиксированное время центрифугирования исследуемого раствора в двух слоях, отстоящих на определенном расстоянии друг от друга в направлении сил осаждения. Чаще всего с помощью фотоэлектроколориметра определяют концентрацию асфальтенов в верхнем и нижнем слоях раствора исследуемого нефтепродукта. При этом для каждого из исследуемых нефтепродуктов необходимо построение калибровочных графиков в координатах оптическая плотность — концентрация асфальтенов в используемом растворителе, что усложняет и делает более длительным исследование по этому методу. Предложено определять склонность компонентов нефтяной дисперсной системы к ассоциации и осаждению при помощи соотношения [c.270]

Несмотря на термодинамическую неустойчивость (Д >0) многие лиофобные коллоидные системы оказываются устойчивыми кинетически, не изменяясь заметно в течение длительного времени (иногда десятилетиями). Очевидно, что эти системы существуют в метастабильном состоянии, т. е. потенциальный барьер, препятствующий агрегации частиц, достаточно высок. [c.230]

Необходимыми условиями, которые должны всегда соблюдаться при конденсации, являются следующие 1) ничтожно малая растворимость вещества, образующего дисперсную фазу в дисперсионной среде 2) получение такой степени дисперсности, которая обеспечила бы системе кинетическую устойчивость, т. е. создание таких условий, чтобы конденсация останавливалась на коллоидной степени дисперсности 3) наличие между частицами и средой взаимодействия, препятствующего связыванию частиц друг с другом (стабилизация полученных частиц). [c.318]

Термодинамически неустойчивые системы могут быть до некоторых размеров частиц дисперсной фазы кинетически устойчивы. Потеря кинетической устойчивости приводит практически к разрушению коллоидной системы и превращению ее в качественно другую систему, например, грубую дисперсию. Возможно регулировать агрегативную и кинетическую устойчивость системы, воздействуя на процесс коагуляции частиц дисперсной фазы, например созданием на их поверхности защитных слоев путем введения различных добавок. Устойчивость коллоидных систем может изменятся также за счет формирования вокруг дисперсных частиц сольватных слоев из молекул растворителя. [c.24]

Под кинетической устойчивостью понимается способность дисперсных частиц удерживаться во взвешенном состоянии под влиянием броуновского движения. Кроме броуновского движения факторами кинетической устойчивости являются дисперсность, вязкость дисперсионной среды, разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды и некоторые другие. Из всех перечисленных факторов наибольщее влияние на скорость осаждения коллоидных частиц оказывает степень дисперсности вещества. Чем меньше размер частиц, тем выше устойчивость системы. Системы, в которых скорость осаждения взвешенных частиц под влиянием силы тяжести настолько мала, что ею можно пренебречь, принято называть кинетически устойчивыми. [c.324]

Повышение температуры коллоидной системы оказывает двойственное действие на устойчивость системы. Увеличение температуры увеличивает кинетическую и уменьшает агрегативную устой,-чивость. С возрастанием кинетической энергии поступательного [c.84]

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]

Коллоидные системы с твердой дисперсионной средой, или, как их часто называют, твердые золи, несмотря на огромное практическое значение, до сих пор привлекали в коллоидной химии сравнительно мало внимания. Причиной этого являются их необычные по сравнению с остальными коллоидными системами свойства. Понятно, что для систем с твердой дисперсионной средой бессмысленно говорить о таких важных для других коллоидных систем особенностях, как молекулярно-кинетические свойства и агрегативная устойчивость. Рассмотрим некоторые из этих систем и их специфичные свойства. [c.395]

Перемещаясь относительно дисперсионной среды, частицы дисперсной фазы встречаются друг с другом и могут при этом объединяться в частицы более крупного размера. Такое объединение, как правило, выгодно, так как приводит к уменьшению поверхности раздела фаз и тем самым к уменьшению избыточной поверхности энергии Гиббса. Слипание частиц называют агрегацией. Этот процесс способствует расслоению дисперсной системы, так как укрупнение частиц дисперсной фазы приводит к уменьшению кинетической устойчивости. Способность системы противостоять объединению частиц дисперсной фазы называют агрегативной устойчивостью дисперсной системы. Агрегацию частиц коллоидного раствора, приводящую к потере кинетической устойчивости и осаждению дисперсной фазы, называют коагуляцией. [c.321]

Коллоидные частицы всегда имеют одноименный заряд, возникающий в результате избирательной адсорбции одного из ионов электролита, присутствующего в системе. Наличие у частиц электрического заряда одного и того же знака обусловливает их взаимное отталкивание и препятствует сближению на такие расстояния, на которых могут действовать достаточно большие силы сцепления. Кроме даго, наличие на частицах сольватной оболочки из молекул дисперсионной среды также препятствует сближению частиц до расстояний, на которых начинают превалировать силы притяжения (см. гл. IV и VI). Однако пока в системе не началась агрегация или в результате агрегации произошло лишь незначительное укрупнение частиц, - система сохраняет кинетическую устойчивость, а частицы,-находясь в тепловом движении, остаются во взвешенном состоянии и не оседают на дно сосуда. [c.13]

Таким образом, коллоидные системы, будучи термодинамически неравновесными и, следовательно, неустойчивыми, в то же время кинетически устойчивы. Значительное укрупнение коллоидных частиц приводит к потере кинетической устойчивости. Это равносильно разрушению коллоидной системы она превращается в качественно отличную грубодисперсную систему. [c.13]

Процесс оседания коллоидных частиц в растворе называется седиментацией. Способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц по всему объему называется седи-ментационной, или кинетической устойчивостью. Высокодисперсные системы (газы, истинные растворы) обладают большой кинетической устойчивостью и, наоборот, грубодисперсные кинетически неустойчивы, так как частицы практически не могут осуществлять тепловое движение. Коллоидные системы занимают между ними промежуточное положение. [c.124]

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]

Проведенное в гл. IV термодинамическое рассмотрение позволило выделить два больших класса дисперсных систем термодинамически устойчивые — лиофильные системы и устойчивые лишь кинетически — лиофобные системы. Анализу строения, условий разрушения и устойчивости лиофобных систем посвяш,ены следующие главы книги в данной главе подробно рассмотрены условия образования лиофильных коллоидных систем, их строение и свойства. [c.217]

Так, дисперсные системы, состоящие из частиц с радиу сом от 0,1 ж/с до 1 ммк, качественно отличны от суспензии Частицы таких систем находятся в непрерывном хаотическом движении, вследствие чего обладают и осмотическим давлением и способностью к диффузии. Благодаря непрерывному движению частиц они являются кинетически устойчивыми. Кинетически устойчивые системы в проходящем свете прозрачны, в то время как суспензии мутны. Подобного рода дисперсные системы получили название коллоидных систем. [c.204]

Таким образом, коллоидные системы, будучи агрегативно неустойчивыми, являются в то же время кинетически устойчивыми системами. Следует иметь в виду, что далеко зашедшее укрупнение коллоидных частиц, являющееся результатом агре-гативной неустойчивости, влечет за собой потерю системой кинетической устойчивости, что равносильно разрушению коллоидной системы и превращению ее в качественно отличную грубодисперсную систему. [c.163]

Кинетическая устойчивость связана с тем, что в коллоидных системах явлению седиментации противодействует тепловое движение частиц дисперсной фазы (броуновское движение, 213), обусловленное ударами молекул ди С1Герс ионной среды и малым размером самих частиц. Благодаря этому в коллоидных системах частицы сохраняются во взвещенном состоянии даже при значи тельном различии плотностей дисперсионной среды и частиц дис персной фазы. [c.509]

Высокая дисперсность асфальтенов создает избыток поверхностной энергии, вследствие чего такие системы термодинамически неустойчивы и стремятся к расслоению на две фазы. При недостаточном стабилизирующем действии окружающей дисперсионной среды частицы асфальтенов предварительно ассоциируются, сцепляясь под действием молекулярных сил в агрегаты, что приводит к потере кинетической устойчивости системы. В значительной степени свойства 1ефтяных остатков как коллоидных систем зависят от степени дисперсности асфальтенов, а в случае крекинг-остатков также от степени дисперсности карбенов и карбоидов. В обычных условиях коллоидная система, состоящая из дисперсной фазы (асфальтены, механические примеси) и дисперсионной среды (высокомолекулярные углеводороды, смолы), термодинамически и кинетически неустойчива тем не менее, расслоение на фазы происходит медленно, что обусловлено в основном свойствами самой системы. Коагуляцию асфальтенов могут вызвать изменение состава дисперсионной среды, изменение температуры, механические воздействия и другие факторы. [c.56]

По аналогии с коллоидными системами различают термодинамическую и кинетическую устойчивость нефтяных дисперсных систем. Нефтяная дисперсная система считается устойчивой, если она сохраняет свою одтюродность в течение. длительного времени, то есть частицы дисперсной фазы не коагулируют и не оседают. [c.71]

Заметное оседание частиц в системе, обладающей высокой кинетической устойчивостью, можно вызвать, если использовать значительные по величине центробежные силы. Впервые это сделал А, В, Думанский (1913), применивший центрифугу для осаждения коллоидных частиц. В 1923 г. Т. Сведберг разработал специальную центрифугу с большим числом оборотов, называемую ультрацентрифугой (рис. 111). Для центрифугирования требуются приборы, которые позволяют работать при точно известных скоростях с малыми отклонениями без температурных колебаний. Современные ультрацентрифуги работают при больших ускорениях до 420 ООО zh lOOg с контролем температуры в пределах десятой градуса. Существует два типа приборов — аналитические и препаративные. Аналитические центрифуги снабже- [c.306]

На рис. 10.17 приведены зависимости величин Еот и Е р от расстояния между коллоидными частицами. Как видно, результирующая энергия взаимодействия (кривая 3 на рис. 10.17) приводит к притяжению (Е в < 0) на очень м 1лых и отталкиванию (E b > 0) на больших расстояниях. между частицами. Решающее значение для устойчивости дисперсных систем имеет величина потенциальног о барьера отталкивания (Е акс), которая, в свою очередь, зависит от хода кривых Еот и Е р. При больших значениях этого барьера коллоидная система устойчива. Слипание коллоидных частиц возможно лишь при достаточном их сближении. Это требует преодоления потенциального барьера отталкивания. Прн некоторых небольших положительных значениях Емакс (кривая 3) преодолеть его могут лишь немногие коллоидные частицы с достаточно большой кинетической эиер-гией. Это соответствует стадии медленной коагуляции, когда только пебо.ш.шая 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 Дс1льнейшем уменьшении потенциального барьера скорость коагуляции, характеризуемая изменением числа частиц в единицу времени, возрастает. Наконец, если потенциальный барьер переходит из области отталкивания в область притяжения (кривая 4 на рис. 10.17), наступает быстрая коагуляция, когда каждое [c.309]

Уравнения (XIII.2.1) и (XIII.2.2) позволяют вычислить, на какой высоте концентрация частиц изменится в заданное количество раз. Расчеты показывают, что для такой системы, как воздух, высота h. , на которой концентрация кислорода уменьшается вдвое, составляет 5 км. Высота, на которой концентрация уменьшится в 10 раз, равна 100 км. Для такой системы, как коллоидный раствор золота в воде с величиной частиц 1,86 нм, концентрация частиц уменьшится вдвое на высоте 215 см и в 10 раз на высоте 4300 см. Для грубодисперсного золя золота с величиной частиц 186 нм (в сто раз большей) уже на высоте 0,2 мкм концентрация уменьшится вдвое, а на высоте 4 мкм уменьшится в 10 раз. Это означает, что практически все частицы золота сконцентрируются вблизи дна сосуда, а на высоте h = =4 мкм будет практически чистая дисперсионная среда. Такая система будет кинетически неустойчивой. Коллоидный раствор с величиной частиц 1,86 мкм обладает более высокой кинетической устойчивостью. [c.402]

Заметное оседание частиц может происходить даже в системах с высокой кинетической устойчивостью, если силу тяжести заменить более значительной центробежной силой. Эта идея была впервые высказана А. В. Думанским в 1913 г., применившим центрифугу для оседания коллоидных частиц, и затем особенно развита Т. Сведбергом, разработавшим так называемые ультрацентрифуги, дающие большую центробежную силу. В современной ультрацентрифуге можно осуществить седиментацию не только мельчайших гидрофобных коллоидов, но и молекул бе./щови вь1сокомолеку-лярных веществ. [c.313]

Седиментационная или, как ее раньше называли, кинетическая устойчивость характеризует способность системы к равномерному распределению частиц по всему объему системы. Эта устойчивость зависит от интенсивности теплового движения частиц, влияния на них гравитационного поля и вя-зкости дисперсионной среды. Коллоидные системы, особенно лиозоли, имеющие частицы малого размера, обладают достаточно высокой седиментациопной устойчивостью. Грубодисперсные системы, например суспензии или эмульсии, относятся к седиментационно неустойчивым системам. [c.95]

Концентрационная коагуляция связана с увеличением концентрации электролита, не вступающего в химическое взаимодействие с компонентами коллоидного раствора. Такие электролиты называют индифферентными они не имеют ионов, способных достраивать ядро мицеллы и вступать в реакцию с потенциалопределяющими ионами. При увеличении концентрации индифферентного электролита диффузный слой противоионов мицеллы сжимается, переходя в адсорбционный слой. В результате уменьщается электрокинетический потенциал и он может стать равным нулю. Такое состояние коллоидной системы называется изоэлектрически м. С уменьшением электро-кинетического потенциала агрегативная устойчивость коллоидного раствора снижается и при критическом значении дзета-потен-циала начинается коагуляция. Термодинамический потенциал при этом не изменяется. [c.331]

Наблюдая в микроскоп крошечные пятньш1ки света, рассеиваемого коллоидным раствором, нетрудно убедиться, что коллоидные частицы вовсе не являются неподвижными. Их движение имеет хаотический характер. Это явление, называемое броуновским движением, дает исключительно простую возможность убедиться в кинетической природе вещества. Хорошо заметное под микроскопом броуновское движение частиц табачного дыма объясняется тем, что они постоянно бомбардируются молекулами газа, в котором диспергированы коллоидные частицы. При этих столкновениях кинетическая энергия газовых молекул частично передается коллоидным частицам дыма, и обусловленные этим смещения частиц дыма вполне поддаются визуальному наблюдению. Устойчивость коллоидов в определенной мере обязана броуновскому движению, благодаря которому в объеме коллоидной системы поддерживается равномерное распределение частиц. [c.501]

Наиболее четко критику дисперсоидологии дал Песков (1917), показавший, что свойства коллоидных систем зависят не только от размеров частиц, но в гораздо большей мере— от наличия поверхностей раздела со значительной свободной поверхностной энергией. Песков отделил понятие кинетической устойчивости, обусловленной скоростью оседания частиц (зависящей от их размера), от устойчивости частиц к взаимному слипанию, которую он назвал агрега-тивной устойчивостью он указал, что коллоидным системам, вследствие их многофазности (гетерогенности) свойственна агрегативная неустойчивость, преодолеваемая лишь путем адсорбции ионов или других стабилизирующих веществ иа частицах дисперсной фазы. Таким образом, агрегативио устойчивая коллоидная система в принципе должна состоять из трех компонентов диспергированных частиц, среды и стабилизатора. Позднее аналогичная концепция была широко развита в работах Кройта, Фрейндлиха и их школ. Она давала объяснение основным свойствам [c.10]

Как видно из определения, к коллоидным системам относятся два основных типа систем. Первому типу — гетерогенным высокодисперсным системам — соответствует первый указанный ранее тип укрупнения частиц путем образования трехмерных и двухмерных структур в инертной среде он характеризуется наличием развитой поверхности раздела. Условие высокодисперсности отделяет коллоидные системы от грубых, быстро оседаюпщх суспензий и порошков с низкой кинетической устойчивостью. Ввиду наличия частиц со свободной поверхностной энергией, коллоидные дисперсные системы являются термодинамически неустойчивыми, потому что стремление этой энергии к уменьшению приводит к агрегации частиц (см. четвертую главу). Частицы не слипаются, т. е. оказываются агрега-тивно устойчивыми лишь при условии, что на их поверхности за счет свободной поверхностной энергии адсорбируются молекулы или ионы третьего компонента системы или стабилизатора. Однако агрегативная устойчивость этих частиц имеет индуцированный характер, и по истечении достаточного промежутка времени (путем рекристаллизации и др.) процесс слипания неизбежно наступает. В этом смысле коллоидные дисперсные системы являются необратимыми системами. Таковы основные черты первого типа коллоидных систем, которые характеризуются, по Пескову, как гетерогенные высокодисперсные системы, обладающие агрегативной устойчивостью только в присутствии стабилизатора. [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология