Самопроизвольное диспергирование и тепловое движение

В лиофильных дисперсных системах межфазный слой характеризуется малым увеличением плотности свободной энергии и не имеет четкой границы. Разность /а—/э очень мала, энергетический барьер в этом случае почти отсутствует и Оар =акр. Поэтому под действием, напрпмер, теплового движения лиофильные дисперсные системы могут самопроизвольно диспергироваться, образуя термодинамически устойчивые дисперсные растворы. Свободная энергия системы при этом уменьшается, т. е. в процессе диспергирования происходит увеличение энтропии, что способствует уменьшению энергии dQ, поскольку система приходит к более вероятному равномерному распределению дисперсной фазы в дисперсионной среде, т. е. [c.67]

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]

Лиофильные золи — термодинамически устойчивые системы. Их агрегативная устойчивость не связана с наличием стабилизатора. Поверхностный слой М. в таких системах образован лиофильными группами молекул вещества самой дисперсной фазы. Коллоидные частицы лиофильных золей интенсивно взаимодействуют с окружающей жидкостью и межфазная свободная энергия чрезвычайно мала. Лиофильные золи образуются в результате самопроизвольного диспергирования твердых тел или жидкостей под влиянием теплового движения и не разрушаются со временем при сохранении условий их возникновения. Таковы, напр., системы типа критич. эмульсий, возникающих вблизи критич. темп-ры смешения двух жидкостей, водные дисперсии бентонитовых глин, коллоидные дисперсии мыл и синтетич. моющих веществ, а также нек-рых органич. пигментов и красителей. [c.128]

Это условие имеет, по Ребиндеру и Щукину, простой физический смысл если частицы имеют коллоидные размеры, а межфазное натяжение мало, то самопроизвольное отщепление частиц от макрофазы оказывается возможным, поскольку работа, затрачиваемая на образование новой поверхности компенсируется выигрышем энергии в результате участия образующихся частиц в тепловом движении. Критическое значение удельной свободной поверхностной энергии Ос, ниже которого возможно самопроизвольное диспергирование, равно [c.116]

Получение коллоидных систем путем самопроизвольного диспергирования близко по своему существу к пептизации. В этом случае работа диспергирования мала благодаря небольшой меж-, фазной свободной энергии. При этом работа диспергирования настолько невелика, что для коллоидного растворения достаточно одного теплового движения. Возрастание энтропии системы в результате более равномерного распределения диспергированного вещества с избытком компенсирует увеличение свободной поверхностной энергии вследствие возрастания поверхности раздела фаз. [c.240]

Как видно, критическое значение межфазного поверхностного натяжения, определяющее граничное значение энергии теплового движения, необходимого для самопроизвольного диспергирования, резко возрастает с уменьшением размера частиц. Поэтому самопроизвольное диспергирование частиц дисперсной фазы до молекулярного уровня считается невозможным /28/. Самопроизвольное диспергирование при 20 °С до размеров [c.38]

Понижая в результате адсорбции поверхностное натяжение, ПАВ уменьшают работу образования новых поверхностей, т. е. облегчают диспергирование различных материалов. К этому сводится механизм адсорбционного понижения прочности твердых тел (эффект Ребиндера). В случае снижения межфазного натяжения до критич. значений (десятые доли эрг-см при комнатной темп-ре) и меньше для диспергирования тела достаточно энергии теплового движения, т. е. система самопроизвольно превращается в термодинамически устойчивую (лиофильную) дисперсию с частицами коллоидных размеров (б = 10 — см). Условие самопроизвольного (спонтанного) диспергирования можно выразить соотношением [c.336]

Установлено, что одно слабое место в решетке приходится в среднем на 100—1000 нормальных межплоскостных мест предел механического диспергирования — частицы размером порядка 0,1 мк (10 см). Предельный случай адсорбционного понижения прочности (наиболее легкое разрушение твердых тел) самопроизвольное диспергирование в суспензиях от одного только теплового движения без участия внешних сил. Чтобы самопроизвольно развились новые поверхности, возникающее поверхностное натяжение на границе раздела двух фаз должно быть достаточно низким а <0,01 эрг/см -. Типичный пример твердого тела, самопроизвольно диспергирующегося в водной среде, — бентонитовая глина, дающая высокодисперсные коллоидные фракции в суспензиях. [c.102]

При образовании С. в процессах механич. диспергирования (тонкого измельчения) затрачивается работа А, пропорциональная поверхностному натяжению а твердой фазы на границе с окружающей средой. С увеличением степени лиофильности С. или при адсорбции добавок из окружающей среды а понижается и образование С. диспергированием облегчается. В пределе, при достаточно малом а, С. образуются самопроизвольно за счет энергии теплового движения или при очень слабом механич. воздействии — перемешивании. Это имеет место, напр., при диспергировании по определенным слабым местам кристаллич. решетки — плоскостям спайности в решетке графита или бентонитовых глин. При этом дисперсность может повышаться до образования иногда значительной коллоидной фракции (коллоидные С.). При увеличении концентрации дисперсной фазы, т. е. при переходе от разбавленных к концентрированным С., в них возникает коагуляционная структура, обнаруживаемая по резкому увеличению объема осадков. В коллоидных С. возникают также явления тиксотропии. [c.566]

Чаще всего со сточными водами на очистные сооружения попадают эмульсии, образовавшиеся в технологических операциях в результате механического диспергирования (перемешивание, встряхивание, использование ультразвука) или вследствии самопроизвольных процессов, под воздействием теплового движения, в присутствии избытка ПАВ и т. д. [c.30]

Вместе с тем имеется известная аналогия процесса предельного разрушения коагуляционной структуры в концентрированных системах с помощью внешних воздействий и процесса самопроизвольного диспергирования [19, 72] (пептизации) агрегатов, в которых дисперсные фазы связаны слабыми коагуляционными контактами (Я = Яг) [21, 28, 56]. Такие контакты в присутствии адсорбционно-активной среды настолько ослабляются, что самопроизвольно разрушаются под действием теплового движения. В результате образуются лиофильные термодинамически устойчивые двухфазные дисперсные системы [2, 73]. Причем такие термодинамически устойчивые системы образуются либо в результате коллоидного растворения (пептизация), либо в результате выделения дисперсной фазы из пересыщенных истинных растворов (например, образование мицеллярных растворов ПАВ при концентрации выше критической концентрации мицеллообразования— ККМ) [24, 25, 74]. [c.43]

Важное следствие из приведенной оценки критического размера частиц состоит в том, что основная доля частиц угля с Do<200—250 мкм (по крайней мере, с размером Do lO— 100 мкм, а меньшим — тем более) проявляет склонность к самопроизвольному агрегированию, т. е. к образованию пространственной структурной сетки, внутри которой может удерживаться значительное количество воды. Этот процесс резко интенсифицируется по мере уменьшения размера частиц. И лишь при переходе в область размеров частиц коллоидной дисперсности по мере возрастания степени их участия в тепловом движении процессу структурирования для лиофильных коллоидов начинает сопутствовать альтернативный процесс — самопроизвольное диспергирование (дезагрегирование) [1]. [c.150]

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]

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]

В равной мере можно рассматривать и обратный переход от макрогетерогенной системы (кристаллы ПАВ в воде), через стадию образования геля и его самопроизвольное диспергирование, к появлению мицеллярных систем при температурах выше точки Крафта. В этом случае возникновению коллоидного раствора предшествует набухание кристаллов мыла по мере проникновения воды между плоскостями, образованными полярными (сильно гидратирующимися) группами. При достаточном разбавлении системы, под действием теплового движения происходит отщепление от кристалла отдельных частиц, например пластинок (самопроизвольное диспергирование), которые образуют сначала ленточные, а затем, по мере уменьшения общего содержания ПАВ, цилиндрические, эллипсоидальные и, далее, сферические мицеллы. [c.231]

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]

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]

Объединим критерий агрегируемости (1.59) с критерием самопроизвольного диспергирования, для этого добавим к левой части (1.59) величину порядка энергии теплового движения д = Получим с точностью до постоянной порядка единицы [c.30]

Существует некоторое граничное значение межфазного натяжения (ащ), ниже которого повьпиение межфазной энергии, происходящее при диспергировании капель, полностью компенсируется повышением энтропии системы. Такие эмульсии термодинамически устойчивы, диспергирование в них протекает самопроизвольно, без внешних механических сил за счет теплового движения молекул (при комнатной температуре) стщ Ю Дж/м . В соответствии с этим все диспе юные системы были разделены на две группы лио-фильные, для которых ст < ащ, и лио юбные, для которых а > ащ. [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология