81) Что понимается под устойчивостью дисперсной системы? Назовите виды устойчивости и дайте их характеристику.

Под устойчивостью дисперсной системы понимают неизменность во времени ее основных параметров: степени дисперсности и равномерного распределения частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде. 

Устойчивость дисперсных систем делят на кинетическую (седиментационную), агрегативную, фазовую и поверхностную.

Кинетическая устойчивость – это способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц дисперсной фазы по объему системы, то есть противостоять действию силы тяжести и процессам оседания или всплывания.

Агрегативная устойчивость – это способность дисперсной системы сохранять неизменным во времени размеры частиц и их индивидуальность (противостоять процессу укрупнения частиц). По отношению к агрегации дисперсные системы делят на:

• термодинамически устойчивые – лиофильные системы, самопроизвольно диспергирующиеся и существующие без дополнительной стабилизации (растворы

коллоидных поверхностно-активных веществ, растворы высокомолекулярных соединений, бентонитовые глины). При образовании этих систем свободная энергия Гиббса уменьшается, ΔG<O;

• термодинамически агрегативно неустойчивые – лиофобные системы. Их неустойчивость обусловлена избытком поверхностной энергии, ΔG>O. Они не могут быть получены самопроизвольным диспергированием (золи, суспензии, эмульсии) и существуют только при наличии в системе третьего компонента, называемого электролитом-стабилизатором.

Фазовая или конденсационная устойчивость. Под ней понимается прочность структуры агрегатов, образующихся при потери дисперсной системой агрегативной устойчивости. Неустойчивые конденсационно системы образуют агрегаты, в которых частицы теряют свою подвижность, но при этом их размеры сохраняются в течение продолжительного времени. Это объясняется наличием прослоек дисперсионной среды между частицами. Агрегаты с такой структурой способны вновь распадаться на отдельные частицы в результате пептизации. Конденсационно устойчивые системы в результате непосредственного контакта

частиц друг с другом образуют агрегаты с прочной структурой.

Поверхностная устойчивость. Во многих дисперсных системах поверхность раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды может исходно находиться в неравновесном состоянии. Вследствие этого на поверхности самопроизвольно происходят процессы, в результате которых термодинамические параметры поверхности достигают равновесных значений или приближаются к ним. Это может происходить, например, за счет процессов адсорбции поверхностно-активных веществ.

82) Что такое расклинивающее давление и каковы причины его возникновения? Назовите составляющие расклинивающего давления.

В теории ДЛФО в качестве основного параметра, который характеризует стабильность дисперсной системы, рассматривают расклинивающее давление (π). Расклинивающее давление – это избыточное давление, возникающее в межфазной прослойке жидкости, по сравнению с гидростатическим давлением в большом объеме окружающей среды: π(h) = Р - Р_о ,

где Р – давление в межфазной жидкой прослойке, Р_о – гидростатическое давление в окружающей среде, h – толщина жидкой межфазной прослойки.

Возникновение расклинивающего давления авторы теории объясняют тем, что из-за наличия броуновского движения коллоидные частицы лиофобной дисперсной системы могут очень близко подходить друг к другу. Для дальнейшего сближения частицы должны деформировать свои диффузные слои, чтобы произошло их взаимное перекрывание и взаимодействие. Однако жидкости сжимаются плохо и в ответ на деформацию с их стороны и появляются силы «расклинивающего давления». Причем, перекрывание происходит при условии, что h< 2δ (δ – толщина поверхностного слоя). Расклинивающее давление может быть положительно

(π > 0). В этом случае давление в межфазной прослойке жидкости понижено, что препятствует вытеканию из нее жидкости и способствует преобладанию сил отталкивания между частицами (система агрегативо устойчива). Расклинивающее давление может быть отрицательно (π < 0), то есть повышает давление в прослойке жидкости. Последнее ускоряет вытекание из нее жидкости и способствует преобладанию сил притяжения между частицами (коагуляции).

Составляющие расклинивающего давления

Расклинивающее давление представляет собой суммарный вклад следующих составляющих: π = π_э + π_м + π_адс +π_стр, где π_э – электростатическая составляющая, π_м – молекулярная составляющая, π_адс – адсорбционная составляющая, π_стр – структурная составляющая. Для лиофобных систем в большинстве случаев имеют наибольшее значение электростатическая и молекулярная составляющие расклинивающего давления: π = π_э + π_м

• электростатическая составляющая (π_э) – возникает при взаимном перекрывании двойных электрических слоев мицелл, обусловлена электростатическими силами отталкивания и вносит положительный вклад в расклинивающее давление;

• молекулярная составляющая (π_м) – обусловлена силами межмолекулярного взаимодействия Ван-дер-Ваальса, в которые наибольший вклад вносят дисперсионные (лондоновские) взаимодействия. Она является отрицательной составляющей расклинивающего давления.

адсорбционно-сольватная обусловлена образованием на поверхности частиц адсорбционных комплексов и сольватов, что препятствует сближению частиц, вносит положительный вклад

структурная составляющая обусловлена существованием особых слоев жидкости вблизи поверхности твердого тела (например, молекулы воды образуют упругие слои, которые препятствуют сближению частиц), вносит положительный вклад