Коллоидные системы мера устойчивости

Задачей исследователей, проектировщиков и производственников является создание на предприятиях безотходной технологии, при которой рационально используются природные ресурсы окружающей среды от загрязнений. Загрязнители (твердые, жидкие и газообразные) могут образовывать с водой, воздухом и почвой коллоидные системы, от устойчивости которых в значительной мере зависит чистота окружающей среды. [c.260]

Однако уже к тому времени были известны коллоидные системы, обладающие термодинамической устойчивостью, например, растворы мыл и других коллоидных ПАВ (мицеллярные растворы). Кроме того, ио мере исследования структуры полимеров и их растворов стала проявляться важная роль поверхностных явлений в их свойствах. Это вызвало необходимость обратиться к более четким понятиям гетерогенности и микрофазы. [c.311]

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 связи с тем, что устойчивость коллоидных систем в значительной мере связана с их фазовой гетерогенностью или гомогенностью, вопрос об определении фазы в коллоидных системах весьма интересен. Как известно, фаза представляет собой гомогенную часть системы, в пределах которой температура, давление и удельный объем одинаковы и которая отделена от другой фазы поверхностью раздела. Как указывает Ван-дер-Ваальс, с молекулярно-теоретической точки зрения требуется, чтобы фаза содержала очень большое число молекул, оправдывающее применение законов термического равновесия гомогенная фаза должна обладать достаточно большими размерами, чтобы можно было экспериментально определить ее плотность, давление и температуру, а находящееся вблизи поверхности раздела количество вещества должно быть исчезающе мало по сравнению с той частью, которая находится внутри этой фазы. [c.16]

Как известно, в качестве меры агрегативной устойчивости коллоидной системы можно рассматривать скорость ее коагуляции в определенных условиях. Поэтому исследование кинетики коагуляции латексов дает важные сведения для характеристики их устойчивости. Оно позволяет наблюдать за постепенными скрытыми изменениями состояния латекса, которые характеризуют коагуляционный процесс во времени и предшествуют явной коагуляции. [c.20]

В господствующей теории стабильности лиофобных коллоидов -потенциал является мерой устойчивости коллоидной системы, определяя собою силы электростатического отталкивания, препятствующие склеиванию заряженных частиц. Силы же притяжения, вызывающие это склеивание между полностью или частично разряженными частицами, принимались совершенно постоянными и характеризовали собственную поверхность частиц, не изменяющуюся в процессе коагуляции. Это положение, естественно, вытекало из представления о коллоидной частице как о многовалентном ионе, обладающем неизменной поверхностью и постоянным количеством зарядов и ионогенных групп. [c.107]

При изучении устойчивости обычных промышленных и природных коллоидных систем необходимо учитывать, что они могут содержать огромное число растворенных частиц, которые в значительной мере могут влиять на свойства систем [28]. Водные системы, содержащие гидролизующиеся поливалентные электролиты, представляют особый интерес, поскольку в них наиболее сильно проявляется взаимодействие среды с частицами, обладающими различными поверхностными свойствами. Кроме того, при изменении pH в таких системах может произойти осаждение гидроксида металла. Эти явления использованы, например, при коагуляционной очистке воды солями алюминия или железа 1[32, 33]. Приведенные выше представления относятся в основном к простым коллоидным системам, но они могут быть приняты во внимание и для объяснения устойчивости смешанных дисперсных систем. [c.66]

Диффузная часть двойного слоя, согласно весьма распространенному мнению, определяет также и толщину гидратной оболочки, защищающей коллоидные частицы и препятствующей их слипанию друг с другом. Чем больше толщина этого слоя, его диффузность, тем больше величина С-потенциала, заряда частиц и сил отталкивания между этими частицами. Поэтому электрокинетический потенциал может рассматриваться как мера устойчивости коллоидной системы, как мера сопротивляемости ее коагуляции. [c.128]

Чем больше толщина диффузного слоя, его диффузность, тем больше величина -потенциала, заряда частиц и сил отталкивания между этими частицами. Поэтому электрокинетический потенциал может рассматриваться как мера устойчивости коллоидной системы, как мера сопротивляемости ее коагуляции. [c.152]

П. П. Веймарн и В. Оствальд предложили рассматривать свойства дисперсных систем только с позиции их степени дисперсности, не учитывая гетерогенности. Более общие представления о свойствах коллоидных растворов были развиты Н. П. Песковым, который подразделял коллоиды на два класса к первым он отнес коллоиды, которые самопроизвольно диспергируют в растворителе, образуя коллоидные растворы. Если вызвать коагуляцию такой системы, то в коагуляте окажется много растворителя. После удаления электролита (коагулята) коагулянт, как правило, сохраняет способность вновь диспергировать в растворителе. Второй класс коллоидов, по Н. П. Пескову, — это системы, у которых коагуляция необратима, коагулят (осадок), как правило, не содержит дисперсной среды. При этом только вторая группа коллоидных растворов представляет собой типичные коллоиды, инертные по отношению к дисперсионной среде. Как это ни парадоксально, но вещества, получившие впервые в истории науки название коллоиды (гуммиарабик, белки, крахмал), оказались не настоящими коллоидами. Водные растворы этих веществ в отличие от типичных коллоидов представляют собой гомогенные термодинамически равновесные системы, устойчивые и обратимые, т. е. представляют собой истинные растворы макромолекул высокомолекулярных соединений (ВМС). Различие двух типов коллоидов связано в значительной мере с гибкостью и асимметричным строением макромолекул. Последние взаимодействуют с растворителем (дисперсионной средой) подобно низкомолеку- [c.382]

Одна из характерных особенностей коллоидных растворов заключается в их высокой чувствительности к ионному составу дисперсионной среды. В некоторых случаях даже неконтролируемые (в силу своей малости) изменения ионного состава среды заметно влияют на свойства коллоида. По этой причине почти вся история развития представлений об устойчивости коллоидных растворов — это история экспериментального и теоретического изучения устойчивости этих растворов к действию на них электролитов. Теория ДЛФО, по крайней мере в первичном замысле, была предназначена для решения исключительно этой проблемы, поэтому ее с полным основанием следует определить как теорию устойчивости коллоидов к действию на них электролитов, которая может быть построена на анализе взаимодействия двух частиц. В настоящее время на первый план выдвигаются проблемы изучения тех свойств, которые являются результатом одновременного взаимодействия множества частиц или даже всех частиц дисперсной системы (коллективного взаимодействия). Очевидно, что оно тесно связано со структурой дисперсной системы — характером их взаимного расположения в пространстве и времени. [c.625]

Устойчивость лиофобных коллоидных систем имеет в значительной мере кинетический характер. Система тем более устойчива, чем медленнее она коагулирует. Скорость коагуляции определяется броуновским движением частиц и энергией их взаимодействия при сближении другими словами, она зависит от величины радиуса сферы взаимного притяжения частиц Я, и от коэффициента их диффузии О. [c.149]

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ — термодинамически устойчивое состояние веще-стпа, промежуточное по своим свойствам между жидким состоянием и кристаллическим. На диаграмме состояния Ж- к. всегда имеют четкую замкнутую область устойчивого существования. Известно около 3000 органических веществ, способных к образованию Ж- к. Молекулы этих веществ имеют удлиненную форму, а наличие боковых ответвлений сокращает область существования Ж. к. Для Ж. к. известны две структурные формы существования 1) нематическая форма, при которой молекулы вытянуты параллельно друг другу, и 2) смектическая форма, в которой молекулы образуют слои, располагаясь перпендикулярно к плоскости этих слоев. Некоторые коллоидные системы, например водные растворы мыл, дают образования типа Ж. к., называемые лиотропными. По мере увеличения количества растворителя система становится сначала смектической, затем нематической и, наконец, переходит в изотропную жидкость. В смектических мыльных растворах молекулы мыла образуют двойные слои, обращенные полярными группами к воде, выполняющей роль прослойки между этими двойными слоями. Наличие такой структуры объясняет моющее действие мыльных растворов. Исследование Ж- к. имеет важное значение для теории строения вещества и представляет большой интерес для техники, био-логин медицины. [c.97]

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]

Обращение знака заряда на поверхности кремнезема. Растворимые гидролизованные ионы ТЬ +, Zr +, Ве +, 20 +, Ре + и А1 + способны ирочно адсорбироваться на кремнеземе, поэтому когда они содержатся в избыточном количестве по сравнению с тем содержанием, которое требуется для образования покрытия на поверхности кремнезема, то положительный поверхностный заряд меняется на отрицательный. Гидролизованные полимерные разновидности или основные соли металлов адсорбируются на кремнеземе при значительно меньшей величине pH, чем это наблюдается для простых гидратированных ионов. Механизм изменения знака заряда, как рассматривалось в гл. 4 в связи с обсуждением вопроса о коллоидных частицах кремнезема, в равной мере хорошо применим ко всем кремнеземным поверхностям (см. лит. к гл. 4 [424—435]). Подробное рассмотрение примера, связанного с изменением знака заряда, исследованного в работе [219], приводилось выше при описании адсорбции ионов алюминия. Как отметили Джеймс, Визе и Хили [276], в дисперсных системах, в которых наблюдается коагуляция иод воздействием гидролизованных ионов металла, нет никакой очевидной корреляции между электрокинетическнм потенциалом и устойчивостью коллоидной системы. Это показывает, что теория ДЛФО, ио-видимому, не может быть применена. Авторы работы сравнивали адсорбционное поведение ионов Со +, Га +, ТЬ + на одном и том же образце ЗЮг. [c.930]

Еще первые исследователи коллоидных систем — золей металлов, сульфидов, галогенидов серебра и некоторых других — отмечали их высокую чувствительность к электролитам. Было замечено, что коагулирующими являются ионы электролита, несущие противоположный частице заряд (противоионы), и коагулирующая концентрация этих ионов резко падает по мере повышения их заряда. Минимальную концентрацию электролита (или другого реагента), вызывающую переход системы из устойчивого в неустойчивое состояние, называют по4>огом коагуляции или коагулирующей (критической) концентрацией. При переходе от однозарядных противоионов к двух- и трехзарядным их коагулирующие концентрации уменьшаются примерно в 50—100 и 500— 1000 раз соответственно. Это отражается в правиле Шульце—Гарди коагулирующее действие оказывает противоион, и коагулирующая способность возрастает пропорционально некоторой высокой степени его заряда [1]. [c.8]

В значительной мере устойчивость коллоидной системы определяется тем, насколько плотно противояоны удерживаются вместе со слоем воды, или тем, иасколько полно они покрывают слой первично адсорбирававшихся ионов. Если этот вторичный слой достаточен, [c.228]

Типичные микрогетерогенные системы седиментационно неустойчивы частицы их движутся под действием силы тяжести. Поэтому в них нельзя наблюдать диффузию и осмотические явления. Однако по остальным свойствам микрогетерогенные системы (особенно с жидкой дисперсионной средой) имеют много общего с коллоидными системами. Они так же, как и коллоиды, могут быть получены дисперсионным и конденсационным методами. Микрогетерогенные системы из-за развитой поверхности раздела фаз неустойчивы и термодинамически. Им можно придать агрегативную устойчивость, адсорбируя на их частицах ионы и поверхностноактивные вещества. Наиболее надежно стабилизируют микрогетерогенные системы (так же как и коллоиды) прочные студнеобразные пленки, образуемые мылами и высокополи-мерами. Исключение составляют системы с газообразной дисперсионной средой (сухие порошки, пыль, дымы, туманы), стабилизацию которых нельзя осуществить подобным путем. [c.133]

Несмотря на существовавшие различные представления о строении макромолекул, растворы полимеров всегда рассматривались как коллоидные системы. Однако в 1937 г. их принадлежность к коллоидам была взята под сомнение. В. А. Каргиным с сотр. было установлено, что растворы полимеров являются термодинамически устойчивыми системами. Этот факт явился большим вкладом в науку о полимерах и о коллоидных системах вообще. В то же время, считая термодинамическую неустойчивость принципиальной особенностью коллоидных систем, авторы сделали вывод о том, что растворы полимеров являются истинными растворами, а не коллоидными. В связи с этим некоторые ученые даже предлагали выделить физическую химию-полимеров вообще из коллоидной химии. Однако уже к тому времени были известны коллоидные системы, обладающие термодинамической устойчивостью, например растворы мыл и других коллоидных ПАВ (мицеллярные растворы). Кроме того, по мере исследования структуры полимеров и их растворов стала проявляться важная роль поверхностных явлений в их свойствах. Это вызвало необходимость обратиться к более четким понятиям гетерогенности и мнкрофазы. [c.357]

Изучение устойчивости коллоидных растворов, с одной стороны, и детальные исследования структуры частиц, образующих эти растворы, —с другой, показали, что имеются но крайней-мере два существенно различных вида коллоидных систем. В однпх случаях диспергированное вещество образует частицы нестехнометрического состава из множества молекул. Поверхность таких частиц обладает свойствами большой межфазной иоверхности. В других случаях диспергированное вещество состоит из очень больших молекул, как правило, нитевидной формы. Длина этих молекул во много раз превышает лине11ные размеры обычных молекул, что и обусловливает коллоидный характер их растворов. Коллоидные системы первого типа являются типично гетерогенными системами, они неустойчивы и неравновесны. Растворы макромолекуляр- [c.8]

Если сместить равновесие (1) влево, то возрастет число противоионов в коллоидной частице и уменьшится ее заряд. Уменьшение заряда частицы приведет, в свою очередь, к уменьшению числа молекул воды в гидратной оболочке коллоидной частицы, т.е. к смещению равновесия (2) в правую сторону. Устойчивость коллоидной системы нарушится. При некоторых условиях число противоионов в коллоидной частице может стать таким, что их заряд полностью нейтрализует заряд зарядообразующих ионов, т. е. коллоидная частица станет незаряженной. При этом -потенциал становится равным нулю. Такое состояние коллоидной частицы называется изоэлектрическим. Гидратная оболочка частицы в изоэлектрическом состоянии в значительной мере разрушена. Коллоидные частицы не защищены и при столкновениях слипаются, укрупняются. Процесс укрупнения частиц, потеря агрегативной устойчивости золя называется коагуляцией. Коагуляция золя приводит к потере его кинетической устойчивости, которая выражается в образовании осадка. [c.249]

В качестве промывочной жидкости при бурении скважин используются глинистые растворы, представляющие собой высокодисперсные системы на основе бентонитовидных глин, смещанных с водой или углеводородными фракциями. Эти коллоидные системы должны обладать высокой устойчивостью к расслоению, способностью транспортировать частички разбуриваемой горной породы. Кроме того, глинистые растворы служат для промывки забоя скважины и охлаждения бурового инструмента, защиты стенок скважины от разрушения, закупорки пористых пород, а также для уравновешивания больших пластовых давлений, которые возрастают по мере углубления на 10 МПа с каждым километром. В глинистые растворы для снижения водоотдачи добавляют специальные присадки и утяжелители для предотвращения насыщения растворов газом и нефтью. [c.16]

Ассоциаты различного строения являются структурными элементами алкансодержащих дисперсий, топливных и масляных фракций, нефтяных остатков. Активно исследуемым коллоидным объектом нефтяного происхождения являются алкансодержащие дисперсии. Высокомолекулярные нормальные алканы в обычных условиях, начиная с гексадекана и выше, представляют собой твердые вещества. По мере понижения температуры из нефти выделяются кристаллы алкана. Благодаря действию адсорбционных сил часть жидкой фазы ориентируется вокруг надмолекулярных структур и образует сольватные оболочки различной толщины. Сцепление кристаллов приводит к возникновению пространственной гелеобразной структуры, в ячейках которой иммобилизована часть дисперсионной среды, при этом система в целом приобретает структурную прочность. Установлено стабилизирующее действие смолисто-асфальтеновых веществ на устойчивость дисперсий алканов [88]. Влияние термообработки на снижение температуры застывания нефтяных алканов объясняется уменьшением толщины сольватной оболочки их надмолекулярных структур [131]. [c.33]

Структурно-механическая прочность и агрегативная устойчивость нефтяных дисперсных систем. Одной из основных проблем коллоидной химии нефтей и их фракций является исследование, пространственных структур различного рода в нефтяных дисперсных системах и регулирование разнообразными приемами их механических свойств деформационных и прочностных. Необходимость решения данной проблемы способствовала становлению самостоятельной области коллоидной химии — физико-химической механики нефтяных дисперсных систем. Обобщение значительного эмпирического материала позволило в работе [112] предложить с точки зрения макрореологии (диаграмму изменения структурномеханической прочности с ростом температуры в многокомпонентных нефтяных дисперсных системах (рис. 5). Участок ВГ, имеющий различную ширину в зависимости от строения исследуемой нефтяной системы и вырождающийся в точку для битумов, характеризует ньютоновское поведение в полностью разрушенной структуре, вязкость которой не зависит от скорости сдвига. Точка В отвечает пределу текучести системы. С понижением температуры нефтяная система становится тгересыщенной по отношению к твердым углеводородам, выделение которых из однородного с реологической точки зрения расплава приводит к структурированию системы. На участке БВ взаимодействие формирующихся структурных элементов обуславливает вязкопластическое течение обратимо разрушаемой структуры и наличие предельного напряжения сдвига в точке Б. По мере снижения температуры на этом участке скорость формирования коагуляционных контактов мел ду надмоле- кулярными структурами превышает скорость их разрушения под действием механической нагрузки. В точке Б нефтяная система те- [c.38]

Объяснить ЭЮ можно, исходя из данных П. А. Ребиндера, показавшего, что все твердые тела обладают дефектами структуры — слабыми местами, распределенными таким образом, что участки твердого тела между ними имеют в среднем коллоидные размеры (порядка 10 см), т. е. один дефект встречается в среднем через 100 правильных межатомных (межмолекулярных) расстояний. Такие дефекты, очевидно, имеются и в сланцевых глинистых породах. С повышением гидростатического давления возрастает перепад давленш в системе скважина — пласт и, следовательно, глубина проникновения фильтрата промывочной жидкости. Проникающий по этим дефектным местам или микротрещинам фильтрат промывочной жидкости в зависимости от химического состава будет вызывать тот или иной эффект понижения твердости глинистых пород со всеми вытекающими последствиями для устойчивости стенок скважин. Проникновение фильтрата промывочных жидкостей в глинистые отложения за счет высокой гидрофильности глинистых минерале3, составляющих глинистые породы, имеет место и при отсутствии перепада давлений в системе скважина — пласт, но при наличии перепада давлений в системе скважина — сланцевые глинистые породы этот процесс интенсифицируется. Для полного увлажнения сланцевых глинистых пород, обладающих малой удельной поверхностью, требуется значительно меньше водной среды, чем для высококоллоидальных глин с их огромной удельной поверхностью. Поэтому требования к величине водоотдачи при разбуривании сланцевых глинистых пород должны быть значительно выше. Величины водоотдачи и перепада давлений хотя и играют значительную роль, но не являются определяющими в сохранении устойчивости стенок скважин, сложенных глинистыми породами. Устойчивость стенок скважин и основном определяется физико-химическими процессами, протекающими в глинистых породах при их контакте с фильтратами промывочных жидкостей на водной основе. Влияние этих процессов на изменение свойств малоувлажненных глинистых пород в значительной мере может быть оценено величинамп показателей набухания и предельного напряжения сдвига. [c.105]

Как правило, большинство нефтяных дисперсных систем существуют в обычных условиях в неравновесных состояниях. Это приводит к проявлению многочисленных локальных коллоидно-химических превращений в структуре нефтяной дисперсной системы, которые в свою очередь отражаются на макросвойствах системы, например на седиментационной устойчивости, т.е. склонности к расслоению системы, ее вязко-стно-структурных характеристиках и т.д. Важнейшим проявлением макросвойств в нефтяных дисперсных системах являются фазовые переходы, спонтанно происходящие в них в различных условиях существования. Любая нефтяная дисперсная система отличается присухцей ее пространствеьшой внутренней организацией, которая претерпевает непрерывные превращения во времени с участием структурных элементов систем, Общепринятое понятие энтропии системы, яв уяющесся мерой упорядоченности структуры, в данном случае практически не применимо, вследствие чрезвычайной сложности нефтяной системы. В этой связи в нефтяных дисперсных системах фиксируются некоторые характеристические области вблизи состояний равновесия, где система находится в кризисном состоянии, которые проявляются в системе при изменении термобарических условий. В нефтяной дисперсной системе может существовать несколько таких областей. В каждой переходной области система проявляет характерные свойства, отличается наивысшей восприимчивостью к тем или иным воздействиям. [c.174]

Когда Вейл [1] в 1925 г. и Тредвелл и Виланд [2] в 1930 г. рассматривали проблему коллоидного кремнезема, золи кремнезема с содержанием более 10 % 5102 были редкостью, причем подобные золи не были устойчивы по отношению к процессу гелеобразования. В 1933 г. Гриссбах [3] в своем обзоре сообщил о том, что 10 %-ный золь, стабилизированный аммиаком, был приготовлен фирмой ИГ Фарбениндустри АГ. В 1941 г. Бёрд [4] запатентовал способ удаления щелочи из разбавленного раствора силиката натрия. Использовалась ионообменная смола в водородной форме. Для стабилизации кремнезема повторно добавлялось небольшое количество щелочи и проводилось концентрирование системы выпариванием воды при нагревании. Теперь мы знаем, что при подобных условиях частицы кремнезема могут вырастать до 5—10 нм. В 1945 г. Уайт [5] запатентовал способ вымывания солей из кремнеземного геля, приготовленного подкислением раствора силиката натрия. Гель пропитывали щелочным раствором и нагревали до такой степени, чтобы большая его часть пептизировала в золь. Обычно такими, способами получали золи с содержанием 15—20 % ЗЮг, по крайней мере временно стабилизированные против гелеобразо- [c.421]

Вполне вероятно, что дисперсионные силы играют незначительную роль или вовсе не имеют никакого значения в рассматриваемой системе кремнезема. Как отметили Дюмон и Уотиллон [241], кремнезем представляет собой наиболее сложную из всех известных оксидную систему, так как она проявляет максимальную устойчивость в точке нулевого заряда. В данной точке очень низка константа Гамакера, и поэтому дисперсионные силы оказываются незначительными, так что по крайней мере в некоторых областях значений pH агрегация частиц включает образование химической связи. В более детальном исследовании, выполненном Депассе и Уотиллоном [242], отмечалось, что одного монослоя воды достаточно, чтобы экранировать дисперсионные силы между небольшими коллоидными частицами кремнезема (меньшими 25 нм в диаметре). [c.509]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология