Кинетическая устойчивость коллоидных систем

При понижении температуры средняя кинетическая энергия поступательного движения частиц дисперсной фазы уменьшается, из-за чего уменьшается и кинетическая устойчивость коллоидной системы. Агрегативная же неустойчивость ее при этом изменяется мало. Поэтому при некоторой температуре кинетическая устойчивость системы оказывается недостаточной, чтобы противодействовать агрегативной неустойчивости, и коллоидные частицы начинают агрегировать (слипаться) и оседать на дно сосуда, т. е. коллоидная система разрушается. Всякая коллоидная система сохраняет достаточную кинетическую устойчивость лишь в некотором для каждой системы определенном интервале температур. Выход за этот интервал в ту или иную сторону (повышение или понижение температуры) разрушает коллоидную систему. [c.325]

Разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды. Чем меньше разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, тем в большей степени преобладает хаотическое движение коллоидных частиц над силой тяжести, действующей на них, тем, следовательно, больше кинетическая устойчивость коллоидной системы. В том же направлении действует увеличение вязкости среды. [c.325]

Следовательно, кинетически устойчивые коллоидные системы могут самопроизвольно переходить в состояние агрегативной неустойчивости, т. е. разрушаться. [c.304]

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]

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]

Практически все изучаемые нефтяные системы полидисперсны и отличаются сложностью химического и компонентного состава. Для таких систем характерны самопроизвольные процессы, приводящие к понижению дисперсности и свободной энергии системы и являющиеся признаком ее термодинамической неустойчивости, К таким процессам можно отнести, в частности, коллоидно-химические превращения, обязанные взаимодействию компонентов дисперсной фазы и дисперсионной среды системы. При этом система, сохраняя постоянство состава, может существенно изменять энергетические характеристики. Потеря агрегативной устойчивости может привести к кинетической (седиментационной) неустойчивости системы, на что [c.124]

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]

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

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]

Согласно кинетическим представлениям неустойчивость или устойчивость коллоидной или микрогетерогенной системы определяется соотношением сил, действующих между отдельными ее [c.19]

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]

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]

В учебнике изложены основные сведения о дисперсных системах (классификация, очистка от низкомолекулярных примесей, молекуляр-но-кинетические свойства), поверхностных явлениях, адсорбционных процессах, электрических и оптических явлениях и дисперсных средах, устойчивости коллоидных систем, структуро- II мицеллообразовании. Рассмотрены свойства высокомолекулярных соединений и их растпоров. [c.240]

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]

Часто природные растворы ведут себя как коллоидно-дисперсные системы, с характерными для коллоидов молекулярно-кинетическими и оптическими свойствами (глава X). Устойчивость коллоидных частиц в таких растворах существенно возрастает при попадании в них различной природы высокомолекулярных органических веществ, в частности гумусовых веществ, возникающих при неполном разложении растительных остатков. Природные коллоидные растворы участвуют в образовании коры выветривания почвенного покрова, зоны окисления, а также в образовании осадочных пород и руд. [c.160]

Крупные частицы (более 5 мк), оставшиеся на поверхности трения, нару-шают кинетическую устойчивость коллоидной системы, что проявляется в значительном ослаблении диф--фузных процессов на поверхностях покрытий неоптимальной микротвердости. Качество протекторной смазки ухудшается, поддержание полимолекулярных слоев смазки становится затруднительным. [c.35]

Температура. При повышении температуры коллоидного раствора средняя кинетическая энерги5 ( поступательного движения частиц дисперсной фазы увеличивается, в результате чего увеличивается и кинетическая устойчивость коллоидной системы. Но чем больше средняя кинетическая энергия поступательного движения частиц диспе )сной фазы, тем больше они преодолевают силу электростатического отталкивания при столкновениях, сближаясь до таких расстояний (тысячных долей микрона), при которых (за счет сил Ван-дер-Ваальса) происходит их слипание, что связано с уменьшением числа частиц и увеличением свободной поверхностной энергии, приходящейся на одну частицу, а следовательно, с увеличением агрегативной неустойчивости коллоидной системы. Последнему процессу способствует также то, что при повышении температуры количество потенциалобразующих ионов на поверхности ядер мицелл уменьшается. Таким образом, повышение температуры кол- [c.324]

Частицы коллоидных систем и взвесей находятся в непрерывном хаотическом движении, которое противодействует их осаждению на дно сосуда и стремится удержать их во взвешенном состоянии. Чем быстрее хаотическое движение частиц, тем больше оно противодействует силе тяжести. Увеличения скорости хаотического движения, а значит, и замедления седиментации М0Ж1Н0 добиться уменьшением размера частиц или интенсивным перемешиванием системы (например, путем иопользования магнитных мешалок). Способность частиц раЗ(Дробленного вещества находиться во взвешенном состоянии, не оседая на дно, характеризует кинетическую устойчивость коллоидной системы. [c.46]

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]

Крупные частицы легко осаждаются или могут быть отфильтрованы, мелкие (0,01 - 10 мкм) - образуют дисперсию, характеризующуюся высокой кинетической и агрегативной устойчивостью. Действительная скорость осаждения частиц даже значительно более крупных пс сравнению с коллоидными оказывается значительно меньше рассчитанной по закону осаждения Стокса. Это объясняется наличием поверхностных сил, создающих электростатический потенциал, которые обусловливает дополнительную кинетическую устойчивость в системе ионизированной сточной воды. Поверхность частиц дисперсной фазы имеет свободную энергию, которая приводит к изменению концентра ции компонентов дисперсионной среды в прилегающем к поверхности объеме, т.е. к адсорбции. Если водная фаза представляет собой элект ролит, то на поверхности сорбируются ионы, в результате чего вокруг дисперсных частиц образуется двойной ионно-молекулярный слойг который определяет кинетическую и агрегативную устойчивость дисперсной системы. Распределение ионов у поверхности частииь зависит от соотношения сил адсорбции, электростатического притяжения (или отталкивания) и диффузионных сил, стремящихся выравнять концентрацию ионов в объеме дисперсионной среды. Под действие этих сил устанавливается равновесие. В целом система остается электрически нейтральной, так как заряды частиц уравновешен зарядами противоположного знака в растворе. [c.158]

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]

Падение напряжения (потенциала) в диффузионном слое коллоидной частицы является очень важной характеристикой устойчивости коллоидной системы в целом. Эта величина выделяется особо, обозначается Афдиф сл = С и называется дзета-потенциалом. При движении коллоидной частицы в растворе (тепловое движение или движение под действием внешних полей) плотный слой противоионов движется вместе с коллоидной частицей, а диффузионный слой остается в растворе. Всякий раз в новом месте создается новый диффузионный слой из противоионов раствора. Поэтому движущаяся коллоидная частица обладает зарядом с потенциалом относительно раствора, равным ( -потенциалу. Чем больше значение ( -потенциала, тем больше сила отталкивания коллоидных частиц, тем выше агрегативная, а следовательно, и кинетическая устойчивость частиц и всей коллоидной системы. [c.76]

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]

С углублением переработки нефти содержание асфальто-смолистых веществ в топливах будет увеличиваться, поэтому все более острой становится проблема производства стабильных котельных топлив. Асфальтены в мазутах находятся в коллоидном состоянии. Устойчивость асфальтено-содержаших дисперсных систем зависит от природы циклического углеводорода и его 1Сонцентрации в дисперсной среде. Наличж ароматических и нафтеновых углеюдородов повышает седиментацион-ную устойчивость дисперсной системы, причем для ароматических углеюдородов этот эффект значительно больше, чем для нафтеновых ароматические углеводороды более склонны к взаимодействию с молекулами асфальтенов, растворимость последних тем больше, чем выше концентрация ароматического компонента. В такой среде асфальтены диспергируются с образованием тонкодисперсных коллоидньк и молекулярно-дисперсных частиц. В среде парафиновых углеюдородов образуется преимущественно грубодисперсная система. Так как нафтеновые угле-юдороды по строению являются промежуточными между парафиновыми и ароматическими, то и кинетическая и агрегативная устойчивость [c.111]

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]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология