Переход от коагуляции к устойчивости

Агрегативная устойчивость дисперсных систем в очень сильной степени зависит от состава дисперсионной среды и может быть резко, изменена введением и нее даже очень малых количеств чужеродных электролитов. По влиянию добавок электролитов на устойчивость коллоидные системы можно разделить на два класса лиофобные и лиофильные системы. В лиофобных системах при добавлении электролитов резко увеличивается скорость коагуляции. После перехода через некоторый предел — критическую концентрацию — скорость коагуляции достигает предельного значения, характеризующего так называемую быструю коагуляцию. Лиофильные коллоидные системы коагулируют, если концентрация прибавляемого электролита весьма велика — порядка молей на литр. [c.260]

В отдельных случаях, когда коагуляция частиц дисперсной фазы приводит к образованию сплошного пространственного структурного каркаса, охватывающего весь объем дисперсной системы, следует обратить особое внимание на понятие фазовой устойчивости, которая считается результатом потери системой агрегативной устойчивости. В этих случаях образуются конденсационные структуры с фазовыми контактами, являющиеся результатом срастания частиц с образованием качественно новой фазы. Подобные необратимые структуры отличаются повышенной прочностью и хрупкостью. Ярким примером рассматриваемого процесса является коксование, когда жидкая коксующаяся масса переходит в твердую пену — кокс, [c.24]

Разбавление раствора электролита продолжают до тех пор, пока не будет обнаружен переход от устойчивого состояния к коагуляции. [c.120]

Позднее было установлено, что коагулирующее действие оказывают только ионы, несущие заряд, одноименный с зарядом противоионов. Для начала коагуляции необходимо,. чтобы концентрация введенного в раствор электролита превышала некоторую критическую величину, которая получила название порога коагуляции. Эксперименты показали, что порог коагуляции для каждого коллоидного раствора может быть определен достаточно четко. Переход от устойчивого к неустойчивому состоянию при добавлении электролита происходит в узком диа- [c.418]

Чтобы легче представить основные процессы, которые могут происходить в дисперсных системах, на рис. VI. 1 показана схема переходов дисперсных систем в разные состояния. Устойчивая свободнодисперсная система, в которой дисперсная фаза равномерно распределена по всему объему, может образоваться в результате конденсации из истинного раствора. Потеря агрегативной устойчивости приводит к коагуляции, первый этап которой состоит в сближении частиц дисперсной фазы и взаимной из фиксации на [c.271]

Из правила Шульце — Гарди имеются исключения, когда происходят специфическая адсорбция ионов, пептизация осадка (переход коагеля в коллоидный раствор) или, наконец, химическое взаимодействие с ионами двойного электрического слоя мицеллы, например в тех случаях, когда появляется несколько значений порогов коагуляции и зон устойчивости (стр. 97). Ионы водорода и некоторых тяжелых металлов, многие органические катионы (алкалоиды, красители) проявляют коагулирующее действие, несовместимое с их валентностью [c.114]

I. Многообразие причин, вызывающих коагуляцию. Едва ли существуют какие-либо внешние воздействия, которые при достаточной интенсивности не вызвали бы коагуляции. Действие теплоты и холода, электромагнитных полей, жестких излучений, механические воздействия, химические агенты приводят к нарушению агрегативной устойчивости и, следовательно, к коагуляции. Все эти воздействия, столь различные но характеру, обладают общим свойством— они разрушают энергетический барьер, и метастабильная система самопроизвольно переходит в более устойчивое состояние в процессе коагуляции. [c.232]

Обычные коллоидные системы в отличие от молекулярных растворов вследствие наличия поверхности раздела, частиц с дисперсионной средой гетерогенны, большей. частью термодинамически неравновесны и агрегативно неустойчивы. Именно поэтому проблема устойчивости коллоидных систем является центральной проблемой коллоидной химии, а коагуляция составляет наиболее важный механизм перехода к более устойчивому состоянию для всех типичных коллоидных систем. [c.259]

При использовании битумных буровых растворов регулировать фильтрацию можно только в том случае, если битум находится в коллоидном состоянии. Фильтрация становится неконтролируемой, если содержание ароматической фракции в углеводородной фазе суспензии слишком мало (анилиновая точка выше 65 °С), поскольку происходит коагуляция битума, а также если это содержание слишком высоко (анилиновая точка ниже 32 °С), так как в этом случае битум переходит в истинный раствор. При использовании других видов буровых растворов на углеводородной основе регулирование фильтрации достигается благодаря образованию тонкодиспергированных эмульсий воды в углеводородной фазе при добавлении эффективных органических эмульгаторов. Мельчайшие, весьма устойчивые капельки воды ведут себя как деформируемые частицы твердой фазы, обеспечивая низкую проницаемость фильтрационных корок. [c.254]

Рассмотрим теперь процесс коалесценции с учетом молекулярной и электростатической сил. В рассматриваемом случае наибольший интерес представляет зависимость фактора устойчивости f от параметров задачи к, Ц, 5 , Sr, х и а, а также определение критерия перехода медленной коагуляции в быструю. В разделе 11.5 было рассмотрено условие перехода медленной коагуляции в быструю в рамках теории ДЛФО одинаковых коллоидных частиц без учета гидродинамического взаимодействия [c.357]

Перевод в нетекучее состояние (коагуляция, застудневание) осуществляется обычно путем диффузионной замены растворителя на нерас-творитель (осадительная ванна). Что касается ориентационной вытяжки, то, собственно, здесь и закладываются основные свойства волокна. И эта стадия технологического процесса является самой тонкой и в то же время самой ответственной. В самом деле, если в результате завершения процесса распада на две фазы студень полностью теряет текучесть, то ни о какой устойчивой ориентации макромолекул не может быть и речи, так как ориентация макромолекул связана с вязким течением. С другой стороны, если процесс перехода к равновесному составу фазы И (этот переход от точки а к точке б отмечен горизонтальной стрелкой на рис. 4) только начался и вязкость остова студня, т. е. будущей фазы И, еще относительно мала, то вытяжка такой системы [c.170]

Энтропийный фактор в определенной области дисперсности системы препятствует процессу коагуляции. Поскольку, однако, кривая зависимости свободной энергии от степени дисперсности не проходит через минимум [55, 64], то один этот фактор не может служить причиной, препятствующей нарушению агрегативной устойчивости путем диспергирования частиц вплоть до молекулярных размеров. Иными словами, остается непонятным, почему в этом случае коллоидные растворы не переходят в истинные. [c.143]

Специфичность адсорбции повышается с увеличением заряда адсорбируемого иона, поэтому вклад иейтрализационной коагуляции растет при переходе к электролитам с многовалентными ионами. Действие специфической адсорбции на устойчивость и коагуляцию дисперсных систем можно представить как образование на поверхности частиц менее растворимого илп менее диссоциированного соединения. В результате этого уменьшается взаимодействие частиц со средой и как следствие увеличивается поверхностное натяжение, что приводит к потере агрегативной устойчивости дисперсной системы. [c.335]

Яркой особенностью лиозолей является их обратимость — способность к пептизации после коагуляции. Переход коагулята в золь зависит, главным образом, от степени лиофильности золя и от времени, прошедшего с момента коагуляцип. Если коагуляция вызвана уменьшением или ликвидацией того нлн иного фактора устойчивости, то для пептизации, как обратного процесса, требуется восстановление этого фактора. При коагуляции электролитами пептизацию мол<но вызвать промыванием осадка чистым растворителем. Кроме того, молшо увеличить заряд на частицах путем изменения pH среды, уменьшить мелсфазное натяжение, обеспечив адсорбцию ПАВ на частицах, и т. д. Пептизация возмол иа только в том случае, если частицы в коагуляте не находятся в непосредственном контакте, а между ними имеются прослойки дисперсионной среды. Необходимо иметь в виду, что с увеличением времени [c.344]

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]

Анализ кривых на рис. 25.3 показывает, что понижение стабильности золя идет параллельно с понижением -потенциала для всех электролитов, однако характер зависимости —с различный. При добавлении одно- и двухзарядных противоионов происходит монотонное понижение -потенциала и при критическом его значении золь переходи из устойчивиси состояния в ниустойчивие. На графике это отражается двумя зонами устойчивого золя и коагуляции. В случае многозарядных ионов-коагуляторов начиная с АР+ отрицательный -потенциал исходного золя в первой устойчивой зоне понижается и доходит до критического значения, отвечающего первой зоне коагуляции — образованию осадка-коагулята. Затем идет дальнейщее понижение -потенциала, его значения переходят через изо-электрическую точку, в которой I = 0. Происходит перезарядка и наблюдается повыщение уже положительного -потенциала за счет сверхэквивалентной адорбции ионов АР+ (см. 25.3). Этот участок кривой отвечает пептизации коагулята. Образуется положительный золь, устойчивость которого и значение -потенциала достигают максимума, а затем уменьшаются до второго критического значения, при котором положительный золь коагулирует уже под действием ионов ЫОз (вторая зона коагуляции). Таким образом, при действии многозарядных ионов-коагуляторов золь последовательно проходит через две зоны стабильности и две зоны коагуляции (см. рис. 25.3, 3,4). [c.436]

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]

Остаток после водного выщелачивания обрабатывают кислотами, в раствор переходит цирконий и примеси — железо, титан, алюминий и др. Кремниевая кислота в зависимости от концентрации кислоты, ее природы и температуры выделяется в виде плотного порошка либо образует гели и золи. Золи кремниевой кислоты обладают максимальной устойчивостью в интервале концентраций кислот0,0005—0,5 н. Наибольшая же скорость коагуляции наблюдается при pH 5—6 либо при концентрации кислот выше 2—3 н. Более сильным коагулирующим действием обладает серная кислота. Отделить кремниевую кислоту— сложная технологическая задача, коагуляция ее может продолжаться сутками. Для ее ускорения растворы нагревают и вводят в них столярный клей или другие коагулянты. Содовый спек, состоящий в основном из Na2ZrSi05, выщелачивается сразу кислотой. В этом случае количество SI02- хНгО значительно больше, так как предварительно ее не отделяют. Кремниевая кислота адсорбирует довольно много циркония, что вызывает его потери. [c.317]

Поликремниевые к-ты имеют изоэлектрич. точку в интервале pH 2,0-3,0. Скорость поликоиденсации минимальна при pH 2-3, причем в области pH < 2 р-ция ускоряется протонами, а при pH > 2-ионами ОН . Поликонденсация в кислой среде протекает по донорно-акцепторному механизму с образованием переходного комплекса, в к-ром атом 81 временно приобретает координац. число 6 (вместо 4). Устойчивость золя К. к. зависит от концентрации К. к., т-ры, pH и др. Со временем золь теряет устойчивость и переходит в гель (при pH > 7,5 гидрозоль термодинамически устойчив к коагуляции). Скорость гелеобразования максимальна при pH 5,5-6,0. Подбирая соответствующие условия и применяя спец. добавки (стабилизаторы), удается получить устойчивые высококонцентрир. золи. [c.508]

Совсем другой характер имеет устойчивость золей, если поверхность коллоидных частиц сама является гидрофильной или способна к образованию люлекулярных сольватных слоев при участии Ван-дер-Ваальсовых, водородных и комплексных связей, сравнительно устойчивых к действию электролитов небольших концентраций. В этом случае даже при переходе порога коагуляции коллоидные частицы могут сохраниться в состоянии золя, если они обладают достаточной гидрофильностью. Так, например, высокоочищенные золи кремнекислоты и А1(0Н)з могут сохраниться в растворе даже при падении электрофоретической подвижности (С-потенциала) почти до нуля (Каргин и Берестнева). [c.145]

Все 8ТИ воздействия, различные но характеру, обладают обнщм свойством — они уничтожают энергетический барь (потенциал 1ЛЫЙ барьер коагуляции А1/к) или значительно его снижают, и метастабильнаи сйстема — коллоидный раствор в процессе коагуляции переходит в более устойчивое состояние. [c.130]

К нейтральному раствору нитрата тория с 0,1—0,2 г ТЬОг добавляют 500—600 мл воды и медленно, при непрерывном перемешивании,— 150— 250 мл 0,4%-ного раствора ж-нитробензойной кислоты. Нагревают на водяной бане при 60—80° до полной коагуляции осадка. Осадок промывают стачала декантацией, а затем на фильтре промывной жидкостью, содержащей 5 мл раствора реагента и 95 мл воды, после чего его растворяют горячей разбавленной HNO3 (1 5) раствор переносят в тот же стакан, а фильтр хорошо промывают горячей водой. Раствор снова разбавляют водой до 600 мл и добавляют несколько капель метилового оранжевого, а затем 25 мл раствора осадителя. Так как осадок л -нитробензоата тория образуется только в нейтральном растворе, последний очень тщательно нейтрализуют разбавленным аммиаком (1 10), добавляя его из бк>ретки до появления устойчивой розовой окраски (если нейтрализация раствора произведена до перехода окраски в желтый цвет, то при этом осаждаются и р. 3. э.). Для гарантии достижения полноты осаждения тория добавляют шце 50 мл раствора реагента стакан с осадком вновь нагревают до 60—80°. Осадок фильтруют, промывают, как и ранее, затем влажным сжигают и прокаливают до ТНОг [1541]. [c.44]

В то время как усхойчивость обычных растворов имеет вполне однозначный смысл и ее нарушение связано с фазовым переходом, устойчивость коллоидов и вообще дисперсных систем может нарушаться в результате следующих процессов во-первых, расслоения и выделения дисперсной системы с другой концентрацией или структурой (коацервация или образование периодической структуры) во-вторых, изменения дисперсного состава, точнее, изменения распределения частиц по размерам за счет диффузионных процессов перехода молекул от одних частиц к другим (обычно более крупным) в-третьих, коагуляции или в общем случае процессов агрегации и дезагрегации, идущих или параллельно или последовательно. [c.3]

Первый случай не специфичен для коллоидов, так как аналогичен фазовым переходам в молекулярных растворах. Его разновидностям, приводящим к образованию периодических структур, посвящена прекрасная монография Ефремова. Поэтому мы не включили этот случай в книгу. В ней рассмотрен почти исключительно третий случай. Это объясняется тем, что второй случай, например старение золей, отвечает процессам, представляющим несравненно меньший практический интерес вследствие обычно медленного протекания, и несравненно меньший теоретический интерес вследствие простоты механизма и его трактовки. Наоборот, устойчивость коллоидов, связанная с резко замедленной коагуляцией, имеет разнообразные практические применения большого значения, и ее теория породила целую область фундаментальных разработок. Эти разработки связаны с изучением свойств тонких прослоек и действующих в них сил. Можно сказать, что исследования коагуляционной устойчивости коллоидов способствовали созданию новой науки - науки о поверхностных силах и их проявлениях в свойствах тонЙЭВБДр молекулярных слоев. В свою очередь изыскания в этой Н(в( й6М ВМЯ№ Знания дали вклад и в смежные науки учения о молекулярнБй в %( ки их кристаллах, электрохимию, теорию массопереноса, некогорьИ ШДеш неравновесной термодинамики, биофизику, гидротехнику и почвоведение, учение о земной коре. Поэтому было естественно объединить в одной книге проблему устойчивости коллоидов и тонких пленок. [c.3]

Сама агрегативная устойчивость может быть двух видов (или подвидов) устойчивость, обусловленная практически пренебрежимо малой скоростью коагуляции - исходное состояние относится к замороженным состояниям агрегативная устойчивость вследствие уравновешивания процесса агрегации процессом дезагрегации (также под влиянием броуновского теплового движения). Такое равновесие устанавливается достаточно быстро тогда, когда процессы дезагрегации и агрегации не тормозятся слишком высоким потенциальным барьером или происходят за счет фиксации частиц в дальней потенциальной яме. В последнем случае иногда говорят о флокуляции. Усложнение в эту область вносит возможность коалесценции (слияния) частиц, составляющих агрегат, в результате которой может измениться дисперсный состав системы, или даже все частицы сольются в одну, если процесс кoaJ e цeнции не уравновешен противоположным процессом распада частиц. Последнее, однако, реализуется, только когда поверхностное натяжение частиц достаточно мало. Отсюда следует, что обьсчно агрегативное равновесие является промежуточным между состоянием неагрегированной системы и состоянием термодинамического равновесия. При этом время перехода в равновесное состояние из агрегированного может быть весьма велико, если процесс коалесценции сильно заторможен потенциальным барьером, в особенности если вероятность коалесценции пары частиц мала по сравнению с вероятностью дезагрегации. [c.20]

Скорость коагуляции золей. Измерение сил взаимодействия частиц в золях и расстояний, сохраняющихся между поверхностями исходных микрообъектов в агрегатах, связано с очень большими экспериментальными трудностями. Поэтому процесс коагуляции обычно характеризуют уменьшением счетной концентрации твердой фазы во времени. Изменение числа частиц N в единице объема определяют электронно- или ультрамикро-скопическими способами [82]. Иногда размер агрегатов находят из данных изучения светорассеяния [83, 84]. Некоторые исследователи получают количественную информацию о процессе слипания частиц из сопоставления концентраций различных ионов, вызывающих одинаковые превращения золя в течение некоторого фиксированного промежутка времени. При обработке результатов измерений строят кривые, откладывая на оси ординат либо скорость коагуляции йМ1(И, либо фактор устойчивости W, а на оси абсцисс — содержание электролита в дисперсионной среде (рис. 18 и 19). Фактор устойчивости представляет собой отношение скорости коагуляции при концентрации электролита с к скорости коагуляции при критической концентрации Сс данного электролита. На приведенных зависимостях переход от медленной к быстрой коагуляции выражен более или менее резко. [c.52]

Энергия Гиббса системы растет до толщины прослойки, равной 10 —10 см. Начиная с этого значения, она уменьшается. Расклинивающее давление Рр, являющееся производной энергии Гиббса по толщине зазора б Рр = —dGfdo растет, а затем начинает уменьшаться и, переходя через нуль, становится отрицательным, что соответствует преобладанию сил сцепления. В этой области расстояний сольватная оболочка больше не является стабилизирующим фактором, она разрывается и наступает коагуляция или коалесценция частиц дисперсной фазы. Энергетические и силовые соотношения для этого процесса приведены иа рис. 1П. 2. Очень большое влияние на устойчивость жидких пленок оказывают их реологические свойства, определяющие гидродинамические особенности тонких прослоек между частицами, подробно рассмотренные в работах [149, 155—157]. [c.87]

В полидисперсных эмульсиях подъем относительно более крупных частиц может тормозиться более мелкими или ускоряться при их слипании. Причем коагуляция и коалесценция играют решающую роль в ускорении процесса расслаивания эмульсии. Например, в эмульсиях типа жидкость — жидкость коагуляция частиц дисперсной фазы приводит к удивительным на первый взгляд результатам сливки молока относительно быстрее и полнее отстаиваются в глубоком сосуде, чем в мелком [201 ], а увеличение вязкости дисперсной среды иногда приводит не к замедлению, а наоборот, к ускорению скорости расслоения [202]. Мельчайшие капельки жира увлекаются более грубодисперсными капельками и выносятся с ними кверху, потому что концентрация более глубокодисперсных капелек на единицу поперечного сечения вскоре становится достаточно высокой для проявления фильтрационного эффекта. При добавлении веществ, уменьшающих агрегативную устойчивость (но одновременно повышающих вязкость молока), происходит быстрая коагуляция и агрегация частиц и, следовательно, увеличение скорости расслаивания эмульсии. Поэтому не случайно внимание исследователей привлекают вопросы, связанные с изучением влияния ПАВ на гидродинамику стесненного движения капель и пузырьков [71, 190, 203, 204]. Особенно сложными становятся процессы седиментации совокупности пузырьков в полидисперс-ной газовой эмульсии при перемене внешних условий (давления, температуры, при наложении электрического или ультразвукового поля), когда изменяется их устойчивость вследствие интенсификации процессов испарения легколетучих компонентов, фазовых переходов газ — жидкость, изменения свойств межфазной поверхности и т. д. [c.102]

Как известно, коллоидные растворы отличаются от суспензий и других грубо дисперсных взвесей тем, что бро-уповское движение обеспечивает их неограниченную кинетическую устойчивость. Коагуляция и коагуляционное структурообразование золей может реализоваться только при том условии, что агрегативная устойчивость [1, 2] снижена настолько, что соударение частиц приводит к необратимому их слипанию. При этом энергия контактной связи не имеет существенного значения, важно лишь, чтобы она превысила кТу в противном случае тепловое движение будет разрушать связь Переход энергии связи частиц через значение порядка кТ должен отражаться на свойствах всех дисперсных систем, но в гелях, концентрированных эмульсиях, пастах и осадках броуновское движение подавлено или полностью отсутствует и контактное взаимодействие регулируется прежде всего стерическими факторами, контактным напряжением и продолжительностью контакта. Понятие об агрегативной устойчивости таких систем становится неопределенным. [c.140]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология