Методические указания и контрольные задания по физической и коллоидной химии для студентов заочного обучения технологических специальностей. Цыренова С.Б - 19 стр.

ных структур, придающий адсорбированному слою механическую прочность. Этот фактор
стабилизации получил название структурно-механического. В системах, стабилизированных
молекулами ПАВ или высокомолекулярных соединений, лиофильность адсорбционного слоя
наряду с его структурно-механическими свойствами обеспечивают агрегативную устойчи-
вость дисперсной системы.
     Дерягиным и учеными его школы было показано, что при сближении коллоидных час-
тиц наряду с силами электростатической природы (электрическая составляющая расклини-
вающего давления) проявляются силы отталкивания неэлектрической природы (молекуляр-
ная составляющая расклинивающего давления). Им были развиты представления о раскли-
нивающем давлении поверхностных слоев.
     Устойчивость коллоидных систем связывают также со стабилизирующим действием
адсорбционных слоев за счет изменения энтропии при тепловом движении и взаимном от-
талкивании гибких макромолекул, способных совершать микроброуновское движение (эн-
тропийный фактор).
     Проработанные вопросы кинетики коагуляции: медленной коагуляции при неполной
потере агрегативной устойчивости и быстрой коагуляции, соответствующей полной потере
агрегативной устойчивости частицами золя.
     Современная теория устойчивости и коагуляции коллоидных систем, созданная Деря-
гиным, Ландау, Фервеем, Овербеком, получила название теории ДЛФО. Согласно этой тео-
рии устойчивость системы определяется балансом сил притяжения и отталкивания, возни-
кающих между частицами, находящимися в тепловом броуновском движении, при их сбли-
жении.
     Молекулярные силы притяжения между частицами обладают большим радиусом дей-
ствия и играют важную роль в коагуляции. По Гамакеру, энергия притяжения двух сфериче-
ских частиц зависит от расстояния между ними h по уравнению:
                                     U п р = − Аr (12h) ,
для небольших расстояний h << r,
где r - радиус частицы;
      А - константа молекулярных сил Вандер-Ваальса-Гамакера.
      Силы отталкивания, возникающие между частицами, обусловлены взаимодействием их
поверхностных слоев (ионных или молекулярных). При сближении двух ионостабилизиро-
ванных частиц силы отталкивания возникают только при перекрытии их ионных слоев. При
этом возникает «расклинивающее давление», направленное против сближения и обуслов-
ленное электрической силой, существующей в зазоре между частицами.
      Потенциальные кривые в координатах энергии взаимодействия частиц - расстоянии
между поверхностями частиц U = f(h) дают возможность судить о преобладании тех или
иных сил по мере сближения. На малых расстояниях (h = 1,0нм) преобладает притяжение и
на кривых U = f(h) образуется первый минимум (первая потенциальная яма). Глубина перво-
го минимума может достигать 20-25 kT. На больших расстояниях (h = 10 ÷ 100нм) также
преобладает притяжение и на потенциальной кривой появляется второй минимум (вторая
потенциальная яма), глубина которого невелика и может изменяться от 0 до 5-10 kT.
      На средних расстояниях (h = 1-10нм) преобладает отталкивание и на потенциальной
кривой возникает максимум - потенциальный барьер отталкивания. Высота барьера изменя-
ется от 0 до 100 kT в зависимости от концентрации электролитов и наличия в системе других
стабилизаторов.
      Высота потенциального барьера отталкивания и глубина ямы определяет возможность
агрегации частиц при их сближении. Возможны следующие случаи:
      1. Если высота барьера и глубина второго минимума невелики (<< kT), то частицы
          сближаются за счет броуновского движения до наименьшего расстояния (~ 0,2 ÷ 1
          нм) с увеличением энергии системы на глубину первого минимума. Такие системы
          неустойчивы и агрегация частиц необратима.