Лиофобные системы (23)
Нейтрализационный механизм коагуляции (2)
В ситуации, когда не происходит образования недиссоциирующего соединения с потенциалобразующими ионами, накопление специфически адсорбирующихся ионов в слое Гельмгольца приводит к падению абсолютной величины потенциала диффузного слоя. Сверхэквивалентная адсорбция таких ионов может привести как к изоэлектрическому состоянию, так и к перезарядке. В этом случае вплоть до изоэлектрического состояния адсорбция является ионообменной.
Лиофобные системы (24)
Порог коагуляции (1)
Порог быстрой (медленной) коагуляции – наименьшая концентрация электролита, при которой начинается быстрая (медленная) коагуляция.
Для осуществления быстрой коагуляции требуется такая концентрация электролита, после увеличения которой скорость коагуляции остается постоянной.
Турбидиметрический метод определения порогов быстрой коагуляции
Лиофобные системы (26)
Правило Щульце-Гарди
При больших потенциалах поверхности (сильнозаряженные частицы) теория ДЛФО дает следующие соотношения:
|
|
ccr |
= const; |
ccr z6 = const; |
ccr |
= |
const |
|
- закон Дерягина |
|
|
|
|
cr3 |
z6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Правило Шульце-Гарди: значения |
порогов коагуляции, вызываемой |
электролитами с зарядами противоионов 1, 2 и 3 находятся в соотношении:
1 : 1/20 : 1/500
Закон Дерягина:
1 : (1/2)6 : (1/3)6 = 1 : 1/64 : 1/729
Структурообразование и структурномеханические (реологические) свойства дисперсных систем
Механизм структурообразования
Структурообразование (1)
Основные типы структур
Структура – такое пространственное взаимное расположение составных частей (атомов, молекул, частиц), когда невозможно изменить расположение любой частицы, не изменив расположение всех остальных. Тип структуры, которая может сформироваться в дисперсной системе с жидкой дисперсионной средой в основном определяется агрегативной устойчивостью.
Структуры первого типа
Характерны для агрегативно неустойчивых систем.
Возникновение трехмерного каркаса из частиц дисперсной фазы, которые находятся в контакте друг с другом.
Структуры второго типа
Характерны для агрегативно устойчивых систем.
Возникновение стесненных условий, в которых все частицы занимают в пространстве положения, характеризующиеся минимумом энергии.
2
Структурообразование (2)
Структуры первого типа
Образование структур обусловлено избыточной поверхностной энергией и происходит самопроизвольно. В объеме возникает рыхлая неупорядоченная структура из агрегированных частиц.
Согласно теории ДЛФО возможны два варианта образования агрегатов.
В случае, когда высота потенциального барьера больше, чем |
|
(10-15)kБТ, а глубина второго энергетического минимума не |
|
менее (1-1,5)kБТ, то происходит взаимная фиксация частиц на |
|
расстоянии, соответствующем положению второго энерге- |
|
тического минимума. При этом между частицами остается |
|
прослойка дисперсионной среды (поверхностных слоев). |
|
В случае, когда вся потенциальная кривая лежит в области |
|
отрицательных значений (на всех расстояниях преобладают силы |
|
притяжения), происходит сближение частиц вплоть до их |
|
непосредственного соприкосновения (фиксация в первом |
|
энергетическом минимуме). |
3 |
|
Структурообразование (3)
Типы межчастичных контактов
Прочность связей между частицами характеризуют средней силой их сцепления (прочностью единичного контакта), соответствующейF1 усилию, необходимому для разъединения двух частиц.
Коагуляционные
Образуются между частицами при их фиксации во втором энергетическом минимуме. После механического разрушения способны к самопроизвольному восстановлению (тиксотропия).
F1 10-11 10-9 Н
Атомные
Возникают при взаимодействии частиц в первом энергетическом минимуме, при непосредственном контакте частиц друг с другом. Разрушаются обратимо.
F1 10-9 10-6 Н
Фазовые
Образуются при «срастании» частиц, находящихся в первом энергетическом минимуме. Становится возможным непрерывный переход из объема одной частицы в другую. Разрушаются необратимо.
F1 10-6 Н
4
Структурообразование (4)
Классификация структур первого типа
Коагуляционнотиксотропные структуры
Возникают в результате сцепления частиц через прослойки среды (во втором энергетическом минимуме) за счет коагуляционных контактов, или при частичном вытеснении прослоек среды (в первом энергетическом минимуме) за счет атомных контактов.
Характеризуются высокой дефектностью, пространственный каркас относительно непрочен.
Основной особенностью является обратимость – способность самопроизвольно восстанавливаться после механического разрушения (тиксотро-
пия).
Конденсационнокристаллизационные структуры
Аморфные или кристаллические частицы связаны друг с другом фазовыми контактами.
Характеризуются высокой прочностью и необратимым характером разрушений.
Образованию конденсационных структур всегда предшествует стадия формирования структур коагуляционного типа.
5
Структурообразование (5)
Структуры второго типа
Возникновение структуры происходит за счет образования стесненных условий при действии сил отталкивания между частицами. Критерием стесненных условий является перекрытие поверхностных слоев (диффузные части ДЭС, сольватные слои, адсорбционные слои ПАВ и полимеров).
Частица занимает |
|
H 2 |
|
H 2 |
|
|
|
некий эффективный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
объем Vef =Vr +Vs . |
|
, |
ef |
|
max |
ef max |
|
|
|
Vef может быть >> Vr. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поэтому следует |
|
φmax – объемная концентрация, |
|
|
|
использовать не φ, а |
|
соответствующая |
плотной упа- |
|
|
|
ef = + s |
|
ковке частиц. |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
