Вопросы к 2-й контрольной работе.
1. Понятие о поверхностных силах 1-го и 2-го родов. Природа составляющих расклинивающего давления. Уравнение энергии молекулярной составляющей (Uм), его анализ, физический смысл сложной константы Гамакера. От чего зависит ее величина? Причины агрегации частиц дисперсной фазы в порошках. Виды агрегатов. Явление гетероадагуляции.
1. Понятие о поверхностных силах 1-го и 2-го родов.
По представлениям Дерягина, Чураева различают 2 вида поверхностных сил:
ПС I рода. К ним относят молекулярные и электростатические силы. Проявляются при наличии поверхности раздела фаз. Электростатические силы действуют, если есть поверхностный заряд. Их действие приводит к изменению состава и структуры дисперсионной среды вблизи межфазной поверхности, т.е. к формированию поверхностных слоев. Формируются адсорбционные слои (изменяется состав среды), сольватация (изменяется структура среды), ДЭС.
ПС II рода. Возникают, когда при сближении частиц происходит перекрытие тех областей, в которых действуют ПС I рода (при перекрывании ДЭС). Эти силы отнесены к единице площади межфазной поверхности и называются расклинивающим давлением. В зависимости от природы поверхностных слоев различают 5 составляющих.
U(H) = U(H)мол + U(H)эл + U(H)с + U(H)адс + U(H)стер
Молекулярная составляющая, U(H)мол обусловлена действием дисперсионных сил между атомами, из которых состоят частицы.
Электростатическая составляющая, U(H)эл – возникает за счет перекрывания диффузных слоев ДЭС при сближении частиц.
Структурная составляющая, U(H)с – обусловлена перекрытием структурно измененных (сольватных) слоев дисперсной среды, свойства которых отличны от свойств самой среды.
Адсорбционная составляющая, U(H)адс – за счет изменения энергии молекулярного притяжения частиц при наличии на их поверхности адсорбционных слоев из НПАВ и полимеров.
Стерическая составляющая, U(H)стер – обусловлена изменением энтропии системы при перекрывании адсорбционных слев.
2. Природа составляющих расклинивающего давления.
Расклинивающее давление – избыточное давление, возникающее в тонких плёнках (прослойках) между частицами, равное разности между давлением, с которым эта плёнка действует на ограничивающие её поверхности частиц, и давлением в объёме дисперсионной среды.
1. Молекулярная составляющая расклинивающего давления () – обусловлена силами Ван-дер-Ваальса (силами притяжения, действующими между ядрами мицелл).
2. Электростатическая составляющая расклинивающего давления () – возникает при перекрывании ДЭС мицелл, обусловлена электростатическими силами отталкивания.
3. Адсорбционная составляющая расклинивающего давления () – возникает в случаях, когда на поверхности твердой фазы адсорбируются молекулы, обладающие большой адсорбционной способностью (длинноцепочечные ПАВ, молекулы белков, ВМС и т.д.).
4. Структурная составляющая расклинивающего давления () – обусловлена существованием особых слоев жидкости вблизи поверхности твердого тела (например, молекулы воды образуют упругие слои, которые препятствуют сближению частиц).
Таким образом
Структурная и адсорбционная составляющие расклинивающего давления иносят название адсорбционно-структурного барьера, который имеет большое значение в устойчивости лиофильных коллоидных систем.
В теории устойчивости ДЛФО для лиофобных коллоидных систем адсорбционную и структурную составляющие расклинивающего давления не учитывают и рассматривают только баланс (соотношение) сил притяжения и отталкивания, которые действуют между мицеллами лиофобного золя.
Таким образом, для лиофобных коллоидных систем:
Зная, рассчитывают энергию притяжения между частицами, зная, рассчитывают энергию отталкивания. Суммарную энергию взаимодействия двух частиц лиофобных золей рассчитывают, как сумму энергии притяжения и энергии отталкивания.