Самопроизвольное диспергирование и лиофильность системы

Лиофильные и лиофобные коллоидные системы по устойчивости резко различаются между собой. Лиофильные системы, являющиеся молекулярными коллоидами (например, глины), диспергируются самопроизвольно, образуя термодинамически устойчивые коллоидные растворы, в то время как лиофобные коллоиды не могут диспергироваться самопроизвольно. Формирующиеся при этом дисперсии термодинамически неустойчивы и характеризуются высоким значением свободной поверхностной энергии на межфазной границе. Диспергирование лиофобных коллоидов осуществляется за счет внешней работы или химических процессов. [c.157]

Самопроизвольное диспергирование. Весьма интересно явление самопроизвольного образования равновесных и устойчивых коллоидных систем. Опыт показывает, что в отдельных случаях твердое тело или жидкость могут самопроизвольно диспергироваться в жидкой среде с образованием двухфазной, но термодинамически устойчивой коллоидной или микрогетерогенной системы. Такие системы, полученные в результате самопроизвольного диспергирования, П. А. Ребиндер, как уже мы указывали в гл. I, предлагает называть лиофильными коллоидными системами, поскольку при этом достаточно сильно выражено взаимодействие между веществом дисперсной фазы и средой. [c.236]

Разность ifi — fi), как можно видеть из этого рисунка, очень мала я энергетический барьер в этом случае практически отсутствует. Поэтому лиофильные системы (в новом смысле этого слова) способны к самопроизвольному диспергированию под влиянием теплового движения. [c.238]

Для характеристик взаимодействия между веществом дисперсной фазы и жидкостью дисперсионной среды служат понятия лиофиль-ность и лиофобность . Лиофильные дисперсные системы отличаются взаимодействием частиц со средой, самопроизвольным диспергированием и термодинамической устойчивостью. Если в качестве жидкой дисперсионной среды используется вода, то системы называют гидрофильными. Примерами лиофильных коллоидов могут служить глины, мыла, агрегаты высокомолекулярных соединений и т. п., образующие в водной или полярной среде неограниченно устойчивые дисперсные системы. [c.135]

Имеется ряд экспериментальных доказательств самопроизвольного диспергирования графита в присутствии поверхностно-активных расплавов металлов (эффект Ребиндера). Наиболее непосредственным доказательством протекания подобного диспергирования графита служат результаты исследования растворов графита в железе [80]. Эти системы, по-видимому, могут быть отнесены к термодинамически равновесным (лиофильным) коллоидным системам. Протекание самопроизвольного диспергирования графита.с полной потерей прочности сопровождается, как правило, образованием слоистых соединений графита, когда неоднородное набухание зерен приводит к разрыву связей между ними, а в некоторых случаях — к образованию устойчивых коллоидных растворов. [c.133]

Следует иметь в виду, что в некоторых случаях дисперсные системы могут образовываться путем самопроизвольного диспергирования дисперсной фазы в дисперсионной среде. Такие системы являются термодинамически равновесными и не требуют стабилизации их называют лиофильными коллоидными системами. [c.80]

Такие возникающие самопроизвольно дисперсные системы соответствуют термодинамическому равновесию, достижимому с двух сторон — как со стороны объемной твердой фазы путем коллоидного растворения в жидкой дисперсионной среде, так и путем образования новой коллоидной фазы при повышении концентрации образующего эту фазу компонента, находящегося в истинном растворе (образование новой коллоидной фазы из пересыщенного раствора). Такие лиофильные дисперсные системы могут образовываться лишь при условии достаточно малого мел<фазного поверхностного натяжения на границе дисперсная фаза/ /среда — 01 а, при этом удовлетворяется условие самопроизвольного диспергирования [c.11]

Устойчивые высокодисперсные, концентрированные эмульсии получают понижением пограничного натяжения почти до нуля, что ведет к образованию самопроизвольных или, как их иногда называют, критических эмульсий. Получающиеся эмульсии относятся к классу лиофильных коллоидных систем и являются равновесными, термодинамически устойчивыми. Происходящее в процессе самопроизвольного диспергирования некоторое возрастание поверхностной энергии компенсируется увеличением энтропии системы в связи с более равномерным распределением в ней вещества дисперсной фазы. [c.160]

Развиваемые представления позволяют охватить и проанализировать с общих позиций и в единых терминах условия существования стабильных коллоидных эмульсий ограниченно взаимно растворимых жидких фаз при приближении к критической точке, равновесие между свободной мицеллярной системой и соответствующим коагулятом (кристаллогидратом), самопроизвольное диспергирование компактной фазы (жидкого или твердого тела, в частности, с заданной дисперсной структурой) при резком понижении а на границе с окружающей средой и самопроизвольное дезагрегирование дисперсной структуры, например, глобулярного типа, связанное лишь с преодолением контактных взаимодействий (пептизацию коагулята). Эти представления распространяются и на поведение концентрированных дисперсий, а именно — их структурно-реологические характеристики (подвижность, прочность). Эти представления о лиофильности имеют весьма общий характер и приложимы к широкому кругу объектов, явлений и процессов в ряде смежных областей [46—55]. [c.45]

Устойчивые коллоиды — это лиофильные системы, растворы которых образуются путем самопроизвольного диспергирования. К ним относится, с одной стороны, мыла и некоторые глины, а с другой, — высокомолекулярные и высокополимерные соединения, образующие гомогенные, молекулярные растворы. [c.498]

Так обнаруживается очевидная возможность минимума па кривой зависимости изменения свободной энергии системы АР от размера частиц г (и притом в области отрицательных значений АР) (рис. 10), т. е. возможность для существования вполне стабильной лиофильной коллоидной системы, возникающей в результате самопроизвольного диспергирования. Обращение АР в нуль при г обусловлено конкуренцией факторов (а) и (б), рост АР при малых г и появление минимума при г, превышающих молекулярные размеры Ь,— наличием фактора (в) [2,31]. Разумеется, здесь в общем случае имеет место лишь относительная термодинамическая стабильность, поскольку предполагается, что отсутствие молекулярной растворимости исключает перекристаллизацию. [c.170]

Рис. 3. Зависимость относительной концентрации частиц дисперсной фазы п/ N, диаметра 6 = 2R сп величины межфазной энергии о, отвечающей наступлению самопроизвольного диспергирования (лиофильности системы), в виде линий б = onst в координатах n/N — а

Хорошо сольватирующиеся лиофильные дисперсные системы образуются путем самопроизвольного диспергирования. Такие системы термодинамически устойчивы благодаря тому, что образование объемных сольватных оболочек вокруг возникающих частиц дисперсной фазы препятствует возрастанию энергии Гиббса AG. Примерами таких систем являются дисперсии некоторых глин и поверхностно-активных веществ (ПАВ), растворы высокомолекулярных веществ (ВМВ). [c.369]

Значения ККМ соответствуют истинной растворимости ПАВ. При более высокой концентрации ПАВ в растворе образуется ми-целлярная (ассоциативная) коллоидная система. Ранее уже рассматривался процесс самопроизвольного диспергирования, который характерен для коллоидных ПАВ. Растворы коллоидных ПАВ являются классическим примером лиофильных гетерогенных систем— равновесных систем с минимумом энергии Гиббса, несмотря на огромную ыелчфазную поверхность. [c.294]

Растворы высокомолекулярных соединений являются термодинамически устойчивыми (лиофильными) коллоидными система-ми — молекулярными коллоидами. В соответстви с закономерностями образования лиофильных систем растворение полимеров происходит самонроизвольпо (самопроизвольное диспергирование). Термодинамическая устойчивость, обратимость лиофильных коллоидов указывают иа воз.можность применения к таким системам правила фаз Гиббса в той же форме, что и для истинных растворов. [c.320]

Таким образом, природные нефти, не подвергнувшиеся термической обработке, представляют собой термодинамически неравновесные и агрега-тивно неустойчивые лиофильные дисперсные системы - золи, в которых дисперсные частицы, способные растворяться в дисперсионной среде, атре-гативно стабилизированы благодаря адсорбции на их поверхности естественных ПАВ, присутствующих в самих нефтях. В нефтях как в лиофильных дисперсных системах плотности энергии в дисперсной фазе и дисперсионной среде различаются незначительно. Поэтому, в отличие от лиофобных дисперсных систем, в которых диспергирование осуществляется с обязательной затратой внешней работы на преодоление межмолекулярных сил при дроблении вещества дисперсной фазы, в нефтях благодаря небольшой межфазной энергии работа диспергирования настолько невелика, что для ее осуществления достаточно энергии теплового движения. При этом возрастание энтропии системы в результате более равномерного распределения диспергированного вещества с избытком компенсирует увеличение свободной поверхностной энергии вследствие возрастания поверхности раздела фаз. Условие самопроизвольного диспергирования выражается неравенством /34 / [c.37]

Низкое натяжение реализуется в мйкрогетерогенных системах, которые образуются вблизи критических точек в двух- и много- компонентных системах с ограниченной растворимостью. В работах Е.Д.Щукина с сотрудниками [21, 22] показана общность физико-химических основ получения критических микроэмульсий и мицеллярных микроэмульсионных систем вблизи критической точки смешения ограничено растворимых веществ. Согласно критерию лиофильности самопроизвольного диспергирования Ребин-дера-Щукина [c.11]

От типичных лиофобных эмульсий следует отличать так называемые критические—лиофильные эмульсии. Критические эмульсии — это системы, образующиеся обычно из двух ограниченно смешивающихся жидкостей (например, анилина и воды, йзоами-лового nnpTa и воды) при температурах, весьма близких к критической температуре смешения, когда поверхностное натяжение на границе фаз становится весьма малым (порядка 0,01 эрг/см ) и теплового движения молекул уже достаточно для диспергирования одной жидкости в другой. В результате такого самопроизвольного диспергирования образуется тончайшая эмульсия, в которой коалесценция отдельных капелек уравновешивается стремлением обеих жидкостей равномерно распределиться в объеме (см. гл. VIII, разд. 1). [c.368]

Различают лиофильные и лиофобные коллоидные системы (см. 3 данной главы). Лиофильные коллоиды в общей формулировке, данной еще Фрейндлихом (1910 г.), являются по существу растворами высокомолекулярных соединений. Однако при самопроизвольном диспергировании твердого тела или жидкости в жидкой среде может образоваться и гетерогенная термодинамически устойчивая система — лиоэоль, которую и при углублении представлений о высокомолекулярных соединениях и коллоидных растворах можно называть лиофильной коллоидной системой. [c.240]

Типично лиофильные системы термодинамически устойчивы и хар.актеризуются самопроизвольным диспергированием. Оно возможно при условии, что возрастание свободной энергии, связанное с увеличением поверхности при диспергировании, компенсируется уменьшением энтальпии в процессе сольватации и ростом энтропии системы за счет поступательного движения образующихся частиц (см. главу XIII). Так, мыла, многие глины (например, бентонитовая) самопроизвольно распускаются в воде, а высокомолекулярные соединения растворяются в хорошем (т. е. хорошо взаимодействующим с ними) растворителе до отдельных макромолекул. Системы, в которых самопроизвольного диспергирования не происходит, могут быть названы лиофобными системами, но лио-филизированными в той или иной степени. [c.14]

По характеру молекулярных взаимодействий на границе раздела фаз все дисперсные системы могут быть разделены на две большие группы. Это, с одной стороны, лиофильные системы, для которых характерна высокая степень родственности дисперсной фазы и дисперсионной среды и соответственно компенсирован-ности связей на границе раздела — сглаженность границы такие коллоидные системы, например критические эмульсии, могут образовываться самопроизвольно и обнаруживают полную термодинамическую устойчивость как относительно агрегирования, в макрофазы, так и относительно диспергирования до молекулярных размеров частиц. С другой стороны, это разнообразные лиофобные — коллоидно- и грубодисперсные системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда менее родственны и различие граничащих фаз по их химическому составу и строению проявляется в существенной некомпенсированности поверхностных сил (в избытке энергии) на межфазной границе. Такие системы термодинамически неустойчивы и требуют специальной стабилизации. Сюда относятся все аэрозоли, пены, многочисленные эмульсии, золи и т. д. Между теми и другими системами нельзя провести четкого разделения, поэтому представляется возможным рассматривачь широкий спектр промежуточных состояний. [c.7]

Лиофильные коллоидные системы — ультрамикрогетеро-генные системы, образующиеся самопроизвольно из макроскопических фаз, и термодинамически устойчивые как относительно укрупнения частиц дисперсной фазы, так и относительно их дальнейшего дробления до молекулярных размеров. Для таких систем характерно равновесное (не изменяющееся во времени) распределение частиц по размерам. Самопроизвольное образование лиофильных коллоидных систем, как было показано в гл. IV, обусловлено тем, что прирост свободной поверхностной энергии при диспергировании макрофазы компенсируется выигрышем свободной энергии вследствие повышения энтропии за счет включения обособившихся частиц в броуновское движение. [c.217]

Таким образом, при достаточно низких, но конечных положительных значениях о, когда или, что то же, при значениях критерия 1 S 5—10 могут самопроизвольно путем диспергирования макрофазы возникать термодинамически равновесные лиофильные дисперсные системы с заметной концентрацией частиц дисперстой фазы, существенно превосходящих по величине молекулярные размеры. Например, образование лиофильной системы, содержащей частицы коллоидных размеров d 10" м, возможно при а нескольких сотых мДж/м (эрг/см ). Поскольку критериальное значение сгс зависит от размера частиц к (см. соотношение (VIII—1)), образование дисперсной системы с большими, чем 10" м, размерами частиц возможно при других, соответственно более низких значениях а и наоборот. [c.219]

U(ho) 2a. Следовательно, в рассмотренной системе термодинамическая устойчивость к агрегированию ( псевдолиофнльность системы) возможна при значениях 0, достигающих нескольких единиц мДж/м , что значительно (более чем на порядок величины) превышает критическое значение а, определяющее условие полной термодинамической устойчивости истинно лиофильных систем, которым посвящена гл. VIII. Таким образом, критическое значение удельной свободной энергии взаимодействия частиц U при описании пссвдолиофильных систем, возникающих при самопроизвольном диспергировании агрегатов, играет ту же роль, что и критическое поверхностное натяжение Ос в случае истинно лиофильных систем. Рассмотренные выше условия устойчивости дисперсных систем к коагуляции, включая оценки критических параметров U и Ug, получили непосредственное экспериментальное подтверждение (см. 4 гл. X). [c.252]

Подводя итоги, можно сказать, что в зависимости от характера взаимодействия между составляющими твердое тело и среду компонентами, а также структурных особенностей твердого тела и совокупности внешних условий могут наблюдаться весьма разнообразные по форме и интенсивности проявления эффекты облегчение пластического течения твердого тела либо, наоборот, хрупкое разрушение под действием пониженных напряжений, механохимические процессы в зоне контакта, механическая активация коррозионных взаимодействий, процессы, приближающиеся по характеру к самопроизвольному диспергированию (квазисамопроизвольное диспергирование), истинное самопроизвольное диспергирование, приводящее к возникновению термодинамически равновесной лиофильной коллоидной системы. Сложный и разнообразный характер процессов взаимодействия между механически напряженным твердым телом и контактирующей с ним средой требует тщательного всестороннего анализа закономерностей и условий протекания этих процессов и их взаимосвязи для сознательного использования (или предотв,ращен,ия) эфф1екта Реби,нд,ера. [c.345]

Если дисперсия самопроизвольно возникает из макрофазы при ст <(Т (и не обнаруживает при этом тенденхщи к дальнейшему дроблению частиц до отдельных молекул), то она является термодинамически устойчивой. Ребиндер предложил называть подобные дисперсии лиофильными коллоидными системами. В противоположность этому лиофобные дисперсные сисгемы, в которых энергия межфазной поверхности превышает (обычно на несколько порядков) критическое значение ст , термодинамически неустойчивы относительно процесса разделения на макроскопические фазы и не могут образовываться самопроизвольным диспергированием. Наряду с типичными лиофобными и лиофильными системами могут реализоваться различные промежуточные по природе устойч1 [вости дисперсии, в которых, в зависимости от степени родственьости дисперсной фазы и дисперсионной среды, а также концентрации и размера частиц [c.140]

Возникновение коагуляционных структур возможно в дисперсных системах не слишком лиофильных. В случае предельной лио-фнльности происходит самопроизвольное диспергирование и возникает однофазная система—истинный раствор. В то же время при большой степени лиофобности коагуляционные структуры образуются лишь в очень плотных, предельно концентрированных системах. [c.45]

Наряду с представлениями о структуре битума как коллоидной системе в ряде работ [115, 116, 204] pa MaTpMBajOT 6HTy M как раствор асфальтенов в низкомолекулярных углеводородах и смолах. При-этом исходят из положения о термодинамической устойчивости битума и самопроизвольном диспергировании асфальтенов е углеводородах и смолах, хотя эти критерии в равной степени справедливы для лиофильных коллоидных и дисперсных систем. [c.48]

Предельно лиофильные системы, т. е. самопроизвольно распускающиеся в воде, а к ним следует отнести литиевые и натриевые бентониты, являются и предельно стабилизированными. Самопроизвольное диспергирование обусловлено, по П. А. Ребиндеру [331, энтропийным фактором, с избытком компенсирующим увеличение свободной энергии. Однако и в этих системах концентрационное загустевание приводит, по чисто кинетическим причинам, к коагуляции, хотя и лиофильной. Введение стабилизаторов может значительно отодвинуть порог коагуляции и увеличить глиноемкость. Еще более мощные стабилизаторы необходимы при электролитной или тепловой агрессии. [c.88]

Принципиальная термодинамич. неустойчивость лиофобных систем обусловливает протекание в них процессов, ведущих к изменению их строения и разрушению коагуляции, коалесцеиции (см. Эмульсии. Пены), диффузионному переносу в-ва от малых частиц к более крупным, седиментации. При высокой лиофильности частиц система м. б, термодинамически устойчивой к коагуляции если при этом в-во дисперсной фазы нерастворимо в дисперсионной среде, св-ва дисперсии сходны со св-вами ЛФЛКС, в частности подобные псевдолиофильные системы могут возникать путем пептизации гелей и скоагулированных осадков, близкой по природе к самопроизвольному диспергированию. [c.596]

При определенных условиях в системе могут происходить самопроизвольные П. я., сопровождающиеся увеличением общей пов-сти раздела фаз. Так, самопроизвольное диспергирование и образование устойчивых лиофильных коллоидных систем (напр., критич. эмульсий) происходит в условиях, когда увеличение поверхностной энергии, вызываемое измельчением частиц, компенсируется их вовлечением в тепловое движение и соответствующзш возрастанием энтропии (см. Микроэмульсии). При гомог. образовании зародышей новой фазы при конденсации паров, кипении, кристаллизации из р-ров и расплавов увеличение энергии системы вследствие образования новой пов-сти компенсируется уменьшением хим. потенциала в-ва при фазовом переходе. Критич. размеры зародышей, при превьппении к-рых выделение новой фазы идет самопроизвольно, зависят от поверхностного натяжения, а также от величины перегрева (переохлаждения, пересыщения). Связь между этими параметрами определяется ур-нием Гиббса (см. Зарождение новой фазы). [c.590]

Проблема лиофильности дисперсных систем, т. е. родственности дисперсной фазы и дисперсионной среды (при сохранении границ их раздела, т. е. гетерогенности системы) представляет собой весьма широкую, многоплановую проблему коллоидной химии и распространяется на самые разнообразные объекты от дисперсий высокомолекулярных соединений и мицеллообразующих поверхностно-активных веществ до дисперсий глинистых минералов и коллоидных растворов графита в чугуне. Эта проблема включает, в частности, связь лиофильности и величины удельной поверхностной энергии а на границе раздела фаз, совокупность вопросов о процессах самопроизвольного диспергирования с образованием коллоидно-дисперсных систем, связь лиофильности и агрегативной устойчивости в относительно мало концентрированных системах, тогда как в концентрированных системах речь идет о соотношении лиофильности и облегчения вязко-пластического течения сюда примыкают и такие явления, как невытес-няемость смазки в узлах трения, распространение жидкой фазы по границам зерен в геологических процессах и т. д. [c.35]

Следовательно в зависимости от дисперсности б, концентрации nIN, температуры граница лиофильности как некоторое критическое значение межфазной энергии а , соответствующее условию агрегативной устойчивости дисперсной системы, может лежать в очень широком интервале значений о (10 ч- ЮмДж/м ), что удается выразить численно и сопоставить с экспериментальными данными, В этой развиваемой нами системе представлений лиофильность (и как альтернатива — лиофобность) не есть свойство поверхности как таковой (и не есть, как правило, характеристика поведения отдельной частицы),— это понятие выступает как свойство системы, как одно из проявлений универсальной физико-химической закономерности — конкуренции потенциальной энергии сцепления частиц дисперсной фазы и кинетической энергии, связанной с их участием в тепловом движении. Вместе с тем, в основе развиваемой схемы лежит оценка глубины первичного (ближнего) потенциального минимума для индивидуального контакта, прежде всего, по отношению к величине кТ, и их сопоставление в широком интервале варьирования родственности среды и дисперсной фазы. При этом обнаруживается весь непрерывный спектр от лиофильности (самопроизвольного диспергирования, пептизации коагулята), когда щ составляет малые доли кТ, например, для гидро-фобизованных частиц диаметром 6=1- 10 м в жидком углеводороде, до совершенной лиофобности (коагуляции, с прочным закрепле- [c.44]

В развитие выдвинутых Фольмером и Ребиндером представлений установлены критерии лиофильности и самопроизвольного диспергирования при сохранении микрогетерогенности системы. Рассмотрены условия самопроизвольного диспергирования конденсированной фазы, т. е. возникновения термодинамики устойчивых моно- и поликоллоиднодисперсных систем при низких межфазных натяжениях найдены количественные зависимости между концентрацией дисперсной фазы в равновесной системе (т. е. коллоидной растворимостью), межфазным натяжением, дисперсностью и температурой, [c.252]

Различают два основных класса дисперсных систем лиофильные и лиофобные. Лиофильные отличаются интенсивным взаимодействием частиц со средой, самопроизвольным диспергированием и термодинамической устойчивостью системы. Примерами лиофильных коллоидов могут служить глины, мыла, агрегаты высокомолекулярных соединений и т. п., образующие в водной или полярной среде ц граниченно устойчивые дисперсные системы. Лиофобные коллоиды, наоборот, характеризуются значительной энергией связи внутри дисперсной фазы, превышающей энергию взаимодействия последней со средой. В этом случае диспергирование осуществляется за счет затраты внешних сил — химических или механических. При этом образуются термодинамически неустойчивые коллоидные растворы, для которых понятие стабильности имеет лишь кинетический смысл. Некоторые лиофобные системы (например, красный золь золота) могут сохранять свою устойчивость сколько угодно долго, другие, наоборот, после образования быстро ее теряют (суспензии грубодисперсных частиц, концентрированные золи сульфидов металлов и т. д.). [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология