1.2. Взаимодействие дисперсных частиц в жидкой дисперсионной среде

Между частицами дисперсной фазы так же, как и между молекулами, действуют ван-дер-ваальсовы силы (ориентационные, индукционные и дисперсионные). Поэтому в дис­персных системах с различной скоростью, зависящей от ряда параметров системы и внешних факторов, происходит слипание (коагуляция) частиц. Коагуляция может протекать настолько медленно, что свойства системы остаются неизменными в течение дли­тельного промежутка времени, исчисляемого иногда даже годами. Такие системы называются агрегативно устойчи­выми. Ускорение коагуляции, вызванное тем или иным воз­действием на систему, приводит к изменениям ее свойств (оптической плотности, окраски, вязкости и т. д.) или даже к разделению фаз, В агрегативно неустойчивых системах скорость коагуляции определяется частотой межчастичных столкновений и не зависит от интенсивности фактора, вызвавшего коагуляцию. В сильно разбавленных дисперсных системах коагуля­ция протекает очень медленно только по причине малой вероятности столкновения частиц, С повышением концент­рации дисперсной фазы частота столкновений увеличи­вается и для получения агрегативно устойчивых систем требуется их стабилизировать—предотвратить слипание частиц при их случайных столкновениях.

В дисперсных системах с жидкой дисперсионной сре­дой стабилизация осуществляется введением различных веществ - стабилизаторов, к числу которых относятся электролиты (содержащие ионы, способные специфически адсорбироваться на поверхности раздела), поверхностно-активные вещества (ПАВ) и высокомолекулярные соедине­ния (ВМС). Устойчивость дисперсных систем опреде­ляется знаком и величиной расклинивающего давления, возникающего при сближении частиц дисперсной фазы. Расклинивающем давлением р называется разность между давлением р₁ в прослойке жидкости, разделяющей частицы, и давлением р₀ в объемной жидкой фазе, нахо­дящейся в термодинамическом равновесии с жидкостью в прослойке:

(1.1)

Различают следующие составляющие расклинивающего давления: молекулярную, электростатическую, структур­ную, адсорбционную и стерическую.

Молекулярная составляющая расклинивающего давле­ния обусловлена ван-дер-ваальсовым взаимодействием частиц дисперсной фазы. Электростатическая составляющая возникает в тех случаях, когда на поверхности частиц имеется двойной электрический слой. Она обусловлена электростатическим взаимодействием частиц и проявляется при их сближении на расстояние порядка удвоенной толщины ДЭС. Структурную составляющую расклинивающего давле­ния связывают с сольватацией поверхности частиц, т. е. с образованием поверхностных слоев жидкости с особой структурой, отличной от структуры той же жидкости в объеме. Адсорбционной составляющей расклинивающего давле­ния принято называть силу притяжения или отталкивания, возникающую при пере­крытии диффузных адсорбционных слоев из нейтральных молекул растворителя и растворенного вещества. Стерической составляющей расклинивающего давления объясняется стабилизирующее действие ВМС и неион­ных ПАВ. К настоящему времени наиболее строго разработаны и получили экспериментальное подтверждение теории молекулярной и электростатической составляющих рас­клинивающего давления.