26.Причины устойчивости коллоидных систем

Устойчивость коллоидных систем зависит от действия трех факторов: электрического, структурно-механического и кинетического.

Как указывалось, на устойчивость коллоидной системы оказывает большое влияние стабилизатор — вещество ионного или молекулярного строения, адсорбирующееся на ядрах частиц. При ионном стабилизаторе вокруг ядер мицелл возникают двойные электрические слои, затрудняющие их объединение (электрический фактор).

При молекулярном стабилизаторе ионные слои не образуются, а на адсорбированных молекулах за счет межмолекулярных сил возникают сольватные оболочки (слои) из молекул дисперсионной среды, мешающие объединению частиц. Неустойчивые золи гидрофобных коллоидов, которые легко коагулируют, можно сделать очень устойчивыми по отношению к воздействию электролитов, добавляя к ним небольшие количества какого-либо гидрофильного коллоида, например желатина, гуммиарабика, гуминовых веществ и др.

Механизм защиты сводится к тому, что гидрофильные вещества, адсорбируясь на поверхности гидрофобных частиц, способствуют образованию вокруг частиц гидратных слоев за счет сил Ван-дер-Ваальса, водородных и координационных связей. Эти слои препятствуют сближению частиц и для преодоления их сопротивления требуется затратить работу.

Минимальное количество гидрофильного вещества, вызывающее устойчивость гидрофобных коллоидов, называется по защищаемому коллоиду «золотым числом», «серебряным числом», «рубиновым числом» и т. д. Все эти зольные «числа» являются обратной мерой защитного действия, так как они тем меньше, чем сильнее это действие. Зольные числа зависят от природы высокомолекулярного соединения и коллоидной системы. Такое же защитное действие на гидрофобные коллоиды оказывают поверхностно-активные вещества (ПАВ), но в этом случае большое значение имеет характер ориентации ПАВ в адсорбционном слое. Устойчивость коллоидных систем в водной среде более высокая, если полярные группы ПАВ адсорбционного слоя обращены в воду, так как только при этом увеличивается гидрофильность поверхности.

Слои с адсорбированными молекулами ПАВ обладают упругостью и механической прочностью, в результате чего предотвращается слипание дисперсных частиц. Образование молекулярно-адсорбционных твердообразных слоев П. В. Ребиндер назвал структурно-механическим фактором стабилизации.

Кинетический фактор стабилизации коллоидных систем проявляется в средней кинетической энергии поступательного (теплового и др.) движения частиц дисперсной фазы и в средней свободной поверхностной энергии. Возрастание средней кинетической энергии системы приводит к кинетической устойчивости (устойчивость против осаждения частиц). Возрастание свободной поверхностной энергии, приходящееся на одну частицу дисперсной фазы, снижает агрегативную устойчивость (устойчивость против слипания частиц).

Повышение температуры коллоидной системы оказывает двойственное действие на устойчивость системы. Увеличение температуры увеличивает кинетическую и уменьшает агрегативную устойчивость. С возрастанием кинетической энергии поступательного движения частиц они сближаются друг с другом на расстояния, при которых проявляются межмолекулярные силы притяжения, приводящие к укрупнению частиц.

Увеличивает устойчивость системы явление диссолюции — это процесс постепенного растворения частиц, уменьшающий их линейные размеры. Малые различия плотности и вязкости дисперсионной среды и дисперсной фазы способствуют устойчивости дисперсной системы. В этих условиях хаотическое движение частиц преобладает над силой тяжести, что вызывает увеличение кинетической устойчивости.