Коллоиды кинетическая устойчивость

Поскольку аэрозоли являются агрегативно неустойчивыми системами, их разрушение всецело связано с кинетической устойчивостью (см. раздел ХП1. I). В связи с проблемами газоочистки понятие кинетической устойчивости (сформировавшейся при рассмотрении спонтанного процесса разрушения коллоидов) нуждается в обобщении применительно к рассмотрению процессов принудительного разрушения. Кинетическая устойчивость сводится к седиментационной лишь тогда, когда дисперсные частицы от дисперсионной среды отделяются в процессе седиментации, т. е. в случае грубодисперсных систем. В противоположном предельном случае высокодисперсных аэрозолей частичная концентрация падает за счет броуновской диффузии частиц к поверхности коллектора. Именно этот спонтанный процесс контролирует кинетическую устойчивость в высокодисперсных системах. [c.352]

Еще более эффективна ультразвуковая обработка. Диспергирующее действие ультразвука основано на мгновенных, носящих ударный характер, перепадах давления порядка тысяч атмосфер в возникающих кавитационных пузырьках. Кроме того, ультразвуковые волны, пронизывающие частицы, вызывают весьма большие разрушающие ускорения. В. В. Симу ров указывает, что помимо разрушения глинистых агрегатов, при ультразвуковой обработке могут происходить разрывы валентных связей решетки алюмосиликатов со слоистой и ленточной структурой. Свежеобразованные поверхности, как показал Г. С. Ходаков, приобретают высокую активность, позволяющую даже осуществлять химические реакции, необычные в нормальных условиях. В результате усиливаются структурообразование и кинетическая устойчивость системы. Ультразвуковая обработка может применяться также как метод улучшения структуры насыщенных солью буровых растворов, подвергшихся при введении защитных коллоидов стабилизационному разжижению. Чрезмерное диспергирование может, однако, привести к снижению качества бурового раствора вследствие дальнейшего углубления коагуляционного процесса и деструкции высокомолекулярных защитных реагентов. [c.81]

Чем определяется агрегативная устойчивость лиофобных коллоидов, чем она отличается от кинетической устойчивости [c.153]

Приведенная картина описывает механизм потери агрегативной устойчивости только качественно, но она указывает и сам путь установления количественного критерия кинетической устойчивости лиофобных коллоидов. Этот путь лежит через рассмотрение кинетики процесса коагуляции и расчет его скорости. Классическая и очень абстрактная теория кинетики необратимой коагуляции коллоидов была разработана Смолуховским в 1917 г. [14], задолго до создания теории ДЛФО. Главный ее недостаток состоял в том, что она полностью игнорировала пространственный характер изменения сил взаимодействия коллоидныХ 1 частиц друг с другом и позтому не давала возможности связать скорость коагуляции с параметрами потенциала взаимодействия. Полагая, что в условиях максимально быстрой коагуляции каждая встреча ( столкновение ) частиц является эффективной , т. э. приводит к их необратимому слипанию или слиянию, Смолуховский показал, что скорость изменения суммарной численной концентрации V частиц и агрегатов, состоящих из любого числа одинаковых первичных частиц, подчиняется уравнению [c.261]

Понятие агрегативной устойчивости было разработано Н. П. Песковым. Агрегативная устойчивость, как и кинетическая, является самостоятельной характеристикой лиофобных коллоидов. Разумеется, обе характеристики устойчивости внутренне связаны между собой агрегативная устойчивость имеет смысл только для кинетически устойчивых систем, а кинетическая устойчивость быстро утрачивается в агрегативно неустойчивой системе. Лишь сочетание кинетической устойчивости и агрегативной устойчивости, обусловленной ионными и молекулярными адсорбционными слоями, характеризует природу стабильности лиофобных коллоидов . Химические и структурномеханические свойства адсорбционных слоев в значительной мере определяют поведение лиофобных коллоидных систем. Эти слои могут быть образованы или изменены небольшими количествами веществ, поэтому создаются возможности регулирования ряда свойств лиофобных коллоидов, что широко используется в различных практических приложениях. [c.133]

Таким образом, факторами кинетической устойчивости коллоидов и суспензий являются дисперсность, броуновское движение, вязкость дисперсионной среды, разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды и некоторые другие. Наиболее существенное влияние на скорость расслаивания взвеси частиц оказывает первый из этих факторов. У грубодисперсной суспензии кинетическая устойчивость очень мала, а у коллоидного раствора велика. [c.152]

Факторами кинетической устойчивости коллоидов и суспензий, кроме броуновского движения, являются дисперсность, вязкость дисперсионной среды и др. При этом наиболее существенное влияние на скорость расслаивания взвеси частиц оказывает дисперсность. С уменьшением размера частиц устойчивость взвеси быстро растет, У грубодисперсной суспензии кинетическая устойчивость очень мала, у коллоидного раствора велика. Системы, в которых скорость осаждения взвешенных частиц под влиянием силы тяжести настолько мала, что ею можно пренебречь, называют кинетически устойчивыми. Некоторые золи могут существовать десятки лет без выпадения частиц в осадок. [c.337]

Факторами кинетической устойчивости коллоидов и суспензий, кроме броуновского движения, являются дисперсность, вязкость дисперсионной среды, разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды и некоторые другие. При этом наиболее существенное влияние на скорости расслаивания взвеси частиц оказывает дисперсность. С уменьшением размера частиц устойчивость взвеси быстро растет. У грубодисперсной суспензии кинетическая устойчивость очень мала, у коллоидного раствора велика. Системы, в которых скорость осаждения взвешенных частиц под влиянием силы тяжести настолько мала, что ею можно пренебречь,, называются кинетически устойчивыми. Некоторые золи могут существовать десятки лет без выпадения частиц в осадок. Это дает основание говорить об устойчивых коллоидных растворах. [c.369]

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 Сведбергом, разработавшим так называемые ультрацентрифуги, дающие большую центробежную силу. В современной ультрацентрифуге можно осуществить седиментацию не только мельчайших гидрофобных коллоидов, но и молекул белков и высокомолекулярных веществ. [c.312]

Частицы гидрофобных коллоидов защищены от комкования и слипания только электрическим зарядом, имеющимся на их поверхности. Поэтому они гораздо легче подвергаются коагуляции. Если после коагуляции гидрофильного коллоида выпадает студень, то после коагуляции гидрофобного коллоида выпадает твердый осадок. Агрегативную и кинетическую устойчивость гидрофобных коллоидов можно повысить добавлением к ним небольшого количества гидрофильного коллоида, например желатина. Этот способ называется коллоидной защитой. Коллоидная [c.49]

Таким образом, если основные свойства разбавленных коллоидов (агрегативная и кинетическая устойчивость) в значительной степени определяются соотношением взаимодействия частиц дисперсной фазы и степени их участия в тепловом броуновском движении, то в высококонцентрированных системах определяющее значение приобретает соотношение между потенциальной энергией взаимодействия (сцепления) частиц и кинетической энергией, сообщаемой им внешними механическими воздействиями. [c.12]

Основные характеристики — агрегативная и кинетическая устойчивость — по существу определяются достижением и поддержанием во времени концентрационной однородности (равновероятности) распределения дисперсных фаз в объеме дисперсионной среды. Но если в разбавленных коллоидах эта концентрационная однородность распределения стабилизованных дисперсных фаз устанавливается самопроизвольно, в результате их участия в тепловом броуновском движении, то в высококонцентрированных структурированных дисперсных системах необходимое для достижения такой однородности активное перемещение частиц под действием броуновского движения, как отмечалось выше, исключается из-за их прочной фиксации в пространственной структурной сетке. [c.41]

Когда речь идет о разбавленных коллоидах, изменение энергии" связи и силы сцепления между частицами — необходимое и достаточное условие управления их свойствами и, прежде всего, агрегативной и кинетической устойчивостью, проявляющихся на фоне теплового броуновского движения частиц дисперсных фаз в поле действия силы тяжести. Однако при переходе к высококонцентрированным, структурированным системам изменение силы сцепления в контактах с помощью физико-химических воздействий (применяемых в отдельности или в сочетании), как уже отмечалось выше, необходимое, но уже недостаточное условие для управления главными для таких систем структурно-реологическими свойствами. [c.47]

Н. П. Песков (1922) ввел в науку о коллоидах понятия кинетической и агрегативной устойчивости. [c.324]

Если по оптическим и молекулярно-кинетическим свойствам суспензии и золи с твердой дисперсной фазой резко различны, то по агрегативной устойчивости они имеют много общего. Как правило, частицы суспензий, равно как и частицы лиофобных коллоидов, имеют на поверхности двойной электрический слой или сольватную оболочку. Электрокинетический потенциал частиц суспензий можно определить с помощью макро- или микроэлектрофореза, причем он имеет величину того же порядка, что и -потен-циал частиц типичных золей. Под влиянием электролитов суспензии коагулируют, т. е. их частицы слипаются, образуя агрегаты, В определенных условиях в суспензиях, так же как и в золях, образуются пространственные коагуляционные структуры, способные к синерезису. Явления тиксотропии и реопексии при соблюдении соответствующих условий проявляются у суспензий почти всегда в большей степени, чем у лиофобных коллоидных систем. [c.367]

Лиофобные золи — гетерогенные (микрогетерогенные) системы, и в этом отношении их нельзя относить к истинным растворам. Лиофильные золи — однофазные системы, обладающие многими свойствами истинных растворов. Вследствие высокой поверхностной энергии лиофобные дисперсные системы термодинамически и кинетически не устойчивы. Лиофильные коллоиды устойчивы. От истинных растворов они отличаются размером частиц и формой (длинные нитеподобные и свернутые в клубок молекулярные структуры). [c.424]

Термодинамическая устойчивость тонких прослоек дисперсионной среды хотя и является более сильным стабилизующим фактором, чем кинетическое действие адсорбционных слоев, однако в ряде случаев она недостаточна для стабилизации дисперсных систем, особенно в водной дисперсионной среде. Как правило, термодинамический фактор достаточен лишь для разбавленных дисперсных систем, так как с ростом концентрации растет число возможных соударений частичек дисперсной фазы. Концентрированные дисперсные системы можно стабилизовать лишь образованием на их частичках гелеобразно структурированных адсорбционных слоев лиофильных коллоидов и полуколлоидов. [c.89]

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]

Таким образом, дисперсные системы могут быть разделены на два основных класса суспензоиды — высокодисперсные гетерогенные системы (лиофильные или лиофобные), частицы которых представляют собой агрегаты атомов или молекул, отделенные четко различимой физической границей раздела фаз от окружающей среды молекулярные коллоиды — гомогенные однофазные системы, устойчивые и обратимые, образующиеся самопроизвольно, с отдельными сольватированными макромолекулами в качестве кинетических единиц. Размеры макромолекул (хотя бы в одном измерении) относятся к коллоидной области дисперсности. По этой причине мы считаем целесообразным в нащей классификации отнести растворы ВМС к дисперсным системам, в частности к коллоидным (молекулярные коллоиды), несмотря на то, что гомогенность этих систем как будто не позволяет говорить ни о границе раздела фаз, ни о свободной поверхностной энергии в растворах ВМС. Как мы увидим далее (см. раздел V. 8), понятия гетерогенности и гомогенности относительны. [c.16]

Если бы устойчивость лиофобных коллоидов определялась только равновесием, то повышение температуры и связанное с ним усиление броуновского движения дисперсных частиц должно было бы всегда вести к увеличению устойчивости системы. Однако в золях, суспензиях и эмульсиях повышение температуры ведет, наоборот, к понижению устойчивости. Это противоречие было полностью устранено Н. П. Песковым, когда он в 1920 г. предложил различать два типа устойчивости — кинетическую и агрегативную устойчивость. [c.324]

Сопоставьте кинетическую и агрегативную устойчивость суспензии с соответствующими характеристиками лиофобных коллоидов. [c.350]

Совпадение значений энергий активации и однотипность кинетического описания процессов гелеобразования в растворах АС и кремниевой кислоты указывают на близость химизма процессов и позволяют применить теорию гелеобразования в растворах кремниевой кислоты и для растворов алюмосиликатов. Процесс гелеобразования в растворах, содержащих кремниевые кислоты, сложен. Он включает реакции полимеризации и деполимеризации, приводящие к образованию мицелл золя и их соединению в гелеобразующие агрегаты. Скорость гелеобразования зависит как от степени устойчивости коллоида, так и от скорости протекания реакции полимеризации кремниевой кислоты [83]. Однако скорость гелеобразования в растворах алюмосиликатов существенно ниже, чем в кислотных растворах жидкого стекла. Данное явление указывает, что в случае алюмосиликатов процесс замедляется из-за появления дополнительной стадии процесса - гидролиза алюмосиликата с образованием реакционно способных низко-молекулярных олигомеров кремниевой кислоты. Схему реакции гелеобразования в растворах АС можно представить в следующем виде [c.155]

Определив из графика область концентраций, где можно ожидать излом на кривой, снимают еще несколько кинетических кривых при концентрациях, лежащих в пределах этой области. Зависимость длительности первой стадии коагуляции от концентрации электролита изображают в виде кривых t = /(С) или =/(lg ). Подобного рода кривые представлены на рис. 14. Находят на них точку излома. Концентрация электролита, соответствующая этой точке, есть ПБК. То же самое проделывают для электролитов с другой валентностью коагулирующего иона. Далее устанавливают соотношение ПБК под влиянием ионов различной валентности и сравнивают его с известным правилом Шульце— Гарди. Как известно, это соотношение является следствием современной физической теории устойчивости лиофобных коллоидов и формулируется как правило обратной пропорциональности коагулирующих концентраций электролитов шестой степени их валентности [c.87]

Для лиофобных коллоидов полезно различать седиментационную и агрегативную устойчивость. Седиментационной называют устойчивость дисперсии по отношению к силе тяжести. Разделение фаз в этом случае может быть обусловлено как седиментацией (осаждением) грубодисперсных и относительно тяжелых (с плотностью, превышающей плотность среды) частиц под влиянием сил тяжести, так и потерей агрегативной устойчивости в результате объединения (агрегации) частиц под действием различных факторов (добавления электролитов, флокулянтов, нагревания и др.). Под агрегативной устойчивостью понимают, таким образом, способность противостоять слипанию частиц, т. е. способность системы сохранять степень дисперсности. Тонкодисперсные коллоидные растворы (золи, микроэмульсии) отличаются от грубодисперсных суспензий (взвесей) именно высокой агрегативной устойчивостью, тем, что броуновское движение обеспечивает практически их неограниченную кинетическую устойчивость. V Коагуляция, под которой понимаем процесс слипания частиц с образованием более крупных агрегатов (коагулятов), может реализоваться только при условии, что агре-гативная устойчивость системы снижена настолько, что соударение частиц приводит к их необратимому слипанию. При этом энергия контактной связи не имеет существенного значения важно лишь, чтобы она превысила значение кТ, в противном случае тепловое движение будет разрушать связь. [c.7]

Были проведены также экспериментальные работы по определению степени устойчивости кремниевой кислоты, растворенной в природных водах различной степени минерализации. При этом было выявлено, что наибольшей устойчивостью обладает ионно-дисиерсная форма кремниевой кислоты, растворенной в артезианской воде, характеризующейся малой минерализованностью, полным отсутствием коллоидов, небольшой общей жесткостью, полным отсутствием магнезиальной жесткости и значительным содержанием кремниевой кислоты. Наинизшая кинетическая устойчивость кремниевой кислоты была установлена для высокоминерализованной речной воды. [c.459]

Наличие коллоидов в лиофобных системах (оксиды, карби-ды, металлы в растворах электролитов), несмотря на малую термодинамическую вероятность их образования, объясняется тем, что они кинетически устойчивы и существуют в метаста-бильном состоянии. Иными словами, для них высок потенциальный барьер, предшествующий агрегации. Относительно устойчивые лиофобные системы (суспензии) называют иногда лиофилизированными (или псевдолиофильны-м и) из-за наличия лиофильной поверхности раздела фаз. Частицы 5102 и других нерастворимых оксидов и солей в воде и электролитах хорошо смачиваются вследствие образования поверхностных соединений с водой или ионного обмена со средой, приводящего к возникновению ДЭС на их поверхности. При этом крупные кристаллы этих веществ типично лиофобны, поскольку они самопроизвольно не диспергируются и не растворяются в указанных средах. [c.17]

Как уже отмечалось выше, основные свойства разбавленных коллоидов — агрегативная и кинетическая устойчивость — рассматриваются на фоне участия частиц дисперсных фаз в тепловом броуновском движении. Если такие разбавленные коллоидно-дисперс-ные системы агрегативно устойчивы, то они обычно достаточно устойчивы и седиментационно. В этом случае их свойства определяются соотноп1ением взаимодействия дисперсных фаз и их участия в тепловом броуновском движении, что и предотвращает седиментацию частиц, обеспечивая кинетическую устойчивость системе в целом в поле действия силы тяжести. [c.33]

Н. П. Песков (1920) ввел понятие о двух видах устойчивости дисперсных систем седиментационной (кинетической) и агрегативной. Седиментационная устойчивость позволяет системе сохранять равномерное распределение частиц в объеме, т. е. противостоять действию силы тяжести и процессам оседания или всплывания частиц. Основными условиями этой устойчивости являются высокая дисперсность и участие частиц дисперсной фазы в броуновском движении. Агрегативная устойчивость дисперсных систем — это способность противост()ять агрегации частиц. В этом отношении дисперсные системы делят на два класса 1) термодинамически устойчивые, или лиофильные, коллоиды, которые самопроизвольно диспергируются и существуют без дополнительной стабилизации (мицеллярные растворы ПАВ, растворы ВМВ и т. п.). При образовании этих систем свободная энергия Гиббса системы уменьшается (Лй<0) 2) термодинамически неустойчивые, или лиофобные, системы (золи, суспензии, эмульсии). Для них А6 > 0. [c.424]

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]

Остановимся вкратце лишь на тех работах, которые ближе к тематике книги. Ряд вопросов теории устойчивости лиофобных коллоидов был рассмотрен Барбоем влияние на пороги коагуляции величины потенциала частиц, заряда побочных ионов и состава электролита [27]. Все эти расчеты основаны на анализе баланса сил молекулярного притяжения и ионно-электростатического отталкивания в системах, состоящих из плоских частиц с фиксированным потенциалом диффузного двойного слоя. Броуновское движение частиц при этом полностью игнорировалось. Напротив, кинетические аспекты устойчивости подробно рассматривались Глазманом и Клигман [28]. Глазман и Барбой с сотр. [29]йоказали, что такие явления, как аддитивность, антагонизм, синергизм, в действии смесей ионов могут быть в принципе объяснены с помощью модели взаимодействующих плоских частиц при определенных предположениях относительно ад- [c.269]

Интенсивность теплового движения характеризуется его средней кинетической энергией <т1 2>. Угловые скобки означают взятие средней величины (усреднение) от множества значений выражения, заключенного в скобки. Замечательной особенностью этой меры интенсивности хаотичного движения является то, что она не зависит от природы и размера частиц и равна ее температуре, выраженной в энергетических единицах кТ, где к — постоянная Больцмана и Г — температура, К. Эта же величина, но отнесенная не к одной частице (молекуле, иону), а к одному молю вещества, т. е. величина КТ = МлкТ, уже фигурировала в теории двойного слоя и в теории устойчивости коллоидов. Здесь Л — постоянная Авогадро, которая, кстати, впервые была вычислена по результатам наблюдения за тепловым движением коллоидных частиц. [c.637]

При использовании двух разноименно-заряженных коллоидов можно добиться укрупнения частиц и уменьшения времени коагуляции непосредственно в месте введения в организм. Так, при слиянии равных объемов положительно и отрицательно заряженных радиозолей фосфата хрома или фосфата цирконила размеры частиц за счет электростатического взаимодействия сильно увеличиваются, система становится кинетически неустойчивой и через 15- мин наступает процесс коагуляции. Однако этого времени вполне достаточно для введения раствора в ткань опухоли. Понизить устойчивость фосфатных радиоактивных коллоидов можно-также путем одновременного введения положительно и отрицательно заряженных растворов. [c.41]