32) Эмульсии. Обращение фаз, разрушение эмульсий и практическое применение.
Эмульсия — дисперсная система с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой (молоко, млечный сок растений, смазки, маргарин, косметические крема). Эмульсии тем седиментационно устойчивее, чем ближе плотности обеих фаз. Эмульсии низкой концентрации — неструктурированные жидкости, содержание до 0,1 объемных % ДФ (машинное масло в конденсате). Концентрированные эмульсии – содержание ДФ до 74 объем %.Высококонцентрированные эмульсии — структурированные системы, содержание ДФ более 74 объем %. Классификация эмульсий по полярности ДФ и ДС: прямые(эмульсия масла в воде)эмульсия неполярной или слабо полярной жидкости в полярной; обратные(эмульсия воды в масле) эмульсия полярной жидкости в неполярной. Лиофильные эмульсии образуются самопроизвольно и термодинамически устойчивы. К ним относятся т. н. критические эмульсии, образующиеся вблизи критической температуры смешения двух жидких фаз, а также некоторые смазочно-охлаждающие жидкости.
Лиофобные эмульсии возникают при механическом, акустическом или электрическом эмульгировании (диспергировании), а также вследствие конденсационного образования капель дисперсной фазы в пересыщенных растворах или расплавах. Они термодинамически неустойчивы и длительно существуют лишь в присутствии эмульгаторов — веществ, облегчающих диспергирование и препятствующих коалесценции (слипанию). Эффективные эмульгаторы — мицеллообразующие ПАВ, растворимые высокомолекулярные вещества, некоторые высокодисперсные твёрдые тела. Разрушение всех эмульсий можно достичь введением в систему поверхностно- активного вещества, вытесняющего из адсорбционного слоя эмульгатор, но неспособного стабилизировать эмульсию(введение амилового спирта). Эмульсии можно также разрушить путем центрифугирования, фильтрования, электрофареза. Обращение фаз эмульсий. При введении в эмульсию в условиях интенсивного перемешивания большого количества поверхностноактивного вещества, являющегося стабилизатором эмульсий противоположного типа,первоначальная эмульсия может обращаться, дисперсная фаза становится в ней дисперсионной средой, а ДС-ДФ. Практическое применение: -пищевая промышленность: природные эмульсии: молоко( стабилизованная животными белками эмульсия в воде) применяется для изготовления множества молочных продуктов – сливки, простокваша, кефир, масло, сыр. Природной эмульсией является яичный желток, в пищевой промышленности к эмульсиям принадлежат маргарин, майонез, различные соусы, - в фармацевтической промышленности многие лекарства применяются в виде эмульсий: прямые(первого рода) для приема внутрь, обратные(второго рода) для наружного применения, - в теплоэнергетике топливно-водные эмульсии, - в дорожном строительстве, - смазочный материал, использования технических животных жиров.
33) Правило Банкрофта.
Если ПАВ лучше раств-ся в воде - образуется прямая эмульсия, а если в масле – обратная.
Правило основано на эмульсирующей способности ПАВ. Хар-ся гидрофильно-лиофильным балансом (ГЛБ). Прямая эмульсия (Na-мыло): эмульгаторы с ГЛБ 8-13. Обратная эмульсия (Ca-мыло): ГЛБ 3-6.
34) Правило Дюкло-Траубе.
В ПАВ увеличение длины радикала на 1 группу CH2 приводит к возрастанию П.А. примерно в 3,2раза. Это собл-ся для истинно растворимых ПАВ. Т.к. ПА опр-ют при бесконечном разбавлении системы, то чем длиннее радикал, тем сильнее выталкивается молекула ПАВ из водного раствора и тем выше константа Генри, которая пропорциональна ПА.
35) Правило Шульца-Гарди
Коагулирующим действием
обладает лишь тот кон электролита, заряд
которого противоположен заряду коллоидной
частицы. При чем, коагулирующая способность
выражается тем сильнее, чем выше
валентность.
,
z – валентность. Пороги
коагуляции, вызываемой элементами с
зарядами противоионов 1,2,3
36) Критерий Эйлера-Корфа
При нейтрализации коагуляции (при малых потенциалах поверхности φ0 частиц) показатель степени при z в уравнении уменьшается до 2.
37) Теория ДЛФО
Теория ДЛФО - теория коагуляции лиофобных золей. Центральное место занимает расчет сил, действующих на твердые дисперсные частицы, которые разделены пленкой электролита. На частицы действуют только две силы: fg – взаимное притяжение частиц, создается дисперсионное взаимодействие частиц, fc – электрическое отталкивание частиц, которое возникает при одинаковом знаке поверхности электростатического заряда. Проведем анализ: - высота энергетического барьера и глубина минимума малы по сравнению с энергией тепловых колебаний. При этих условиях дисперсные частицы могут сблизиться и в результате произойдет коагуляция дисперсной фазы. - высота барьера велика, а глубина минимума мала. Частицы не могут сблизиться на достаточно малое расстояние необходимое для коагуляции => будет устойчивой. - большая глубина минимума. В этом случае при любой высоте барьера частицы находятся на большом расстоянии друг от друга. Этот случай соответствует образованию переодических коллоидных структур. Дисперсные частицы расположены в определенном порядке относительно друг друга (квазикристаллы). Частицы, оказывающиеся в этих потенциальных ямах уже не могут сблизиться или удалиться друг от друга, однако, в “зародышевой” паре могут присоединяться на таком же удалении другие дисперсные частицы (слои Шиллера, тактоиды, биконтинуальные дисперсные системы, кольца и слои Лизеганга). При рассмотрении коагуляции коллоидных систем следует различать два предельных случая: 1) В случае сильного заряда концентрация Cm обратнопропорциональна заряду противоиона. При сильном заряде поверхности снижение энергетического барьера вызывает сжатие дифракционного слоя противоионов, при введение электролита в достаточно высокой концентрации. Этот случай называют высококонцентрационной коагуляцией. 2) При слабозаряженной поверхности Cm обратнопропорциональна заряду противоиона. Этот случай реализуется, если добавление электролита, приводит к нейтрализации коллоидной частицы – поэтому данный процесс называют нейтрализационной коагуляцией.
Согласно этой теории, в тонких пленках м/у частицами в результате действ.пов-ных сил создается расклинивающее давление П, являющееся избыточным давлением. П=р-р0, р - давление из-за вз-ия тонкой пленки на огран-щие ее пов-сти частиц., р0-давление в объеме дисп.среды (ж/г).П(h)+Пм(h)+Пэ(h)+Пс(h)+ПА(h)+Пстер(h), где Пм - молекулярная составляющая, Пэ - электростатическая, Пс - структурная, Па - адсорбционная, Пстер – стерическая. Молекулярная сост-ая П, Пм<0 обусловлена силами Ван-дер-Ваальса, прежде всего, лондоновскими силами дисперсионного взаимодействия. Электростатическая сост-ая, Пэ возникает при перекрытии диффузных частей ДЭС и при взаимодействии одноименнозаряженных частиц вызывает их отталкивание. Структурная сост-ая, Пс возникает при перекрытии пов-х слоев из ориентированных определенным образом молекул дисп.среды, имеющих особую структуру, отличающейся от равновесной в объеме. Адсорбционная сост-ая, Па связана с перекрытием адсорбционных слоев из мол-л недиссоц-х вещ-в. Стерическая сост-ая, Пстер проявляется при перекрытии или взаимной деформации адсорбционных слоев большой толщины (из мол-л неионных полимеров и ПАВ).
В классическом варианте
т. ДЛФО рассматривается Пм и Пэ. В этом
случае энергия взаимодействия частиц
пластинчатой формы
.
конст.Гамагера, где А1-для дисп.фазы,
А2-для дисп.среды, А12 учитывает
взаимодействие дисп.фазы с дисп.средой.