ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение электрокинетического потенциала коллоидных частиц и изучение влияния на него электролитов из "Практикум по коллоидной химии и электронной микроскопии" Одним из важнейших свойств дисперсных систем является их устойчивость, т. е. способность сохранять свое первоначальное состояние. Различают седиментационную и агрегативную устойчивость системы. [c.95] Седиментационная или, как ее раньше называли, кинетическая устойчивость характеризует способность системы к равномерному распределению частиц по всему объему системы. Эта устойчивость зависит от интенсивности теплового движения частиц, влияния на них гравитационного поля и вязкости дисперсионной среды. Коллоидные системы, особенно лиозоли, имеющие частицы малого размера, обладают достаточно высокой седиментационпой устойчивостью. Грубодисперсные системы, например суспензии или эмульсии, относятся к седиментационно неустойчивым системам. [c.95] Наибольшее теоретическое и практическое значение имеет агрегативная устойчивость коллоидных систем, т. е. способность частиц не слипаться и сохранять первоначальный размер. Агрегативная устойчивость определяется свойствами поверхности или поверхностного слоя на границе дисперсной фазы и дисперсионной среды, т. е. определяется поверхностной энергией или силами, действующими между частицами в поверхностных (граничных) слоях. Имеются две трактовки агрегативной устойчивости — термодинамическая и с позиций физической кинетики. [c.95] Согласно термодинамической трактовке причины агрегативной неустойчивости заключены в самих признаках коллоидного состояния системы — ее гетерогенности и высокой дисперсности. Совокупность этих признаков обусловливает достаточно высокое значение свободной поверхностной энергии, что и является причиной неустойчивости коллоидной системы. [c.95] Снижение поверхностной энергии, а значит более устойчивое состояние системы, как об этом уже говорилось в гл. И практикума, возможно либо в результате уменьшения поверхности (коагуляция), либо в результате уменьшения поверхностного натяжения за счет адсорбции третьего компонента — стабилизатора на границе раздела фаз (стабилизация). Следовательно, присутствие в системе стабилизатора может обеспечивать постоянство размера частиц и является необходимым условием существования коллоидной системы. [c.95] С позиций кинетики агрегативная устойчивость коллоидных систем определяется состоянием граничных слоев вблизи поверхности частиц, т. е. силами, действующими между отдельными коллоидными частицами (поверхностные силы). [c.96] Рассмотрим природу сил, действующих между частицами. В настоящее время известно несколько типов поверхностных сил, которые можно разделить на силы притяжения и силы отталкивания различного характера. [c.96] При наличии адсорбционного слоя стабилизатора между коллоидными частицами наряду с молекулярным притяжением одновременно действуют силы отталкивания, которые носят различный характер в зависимости от типа и свойств стабилизатора. Если защитное вещество имеет ионную природу, то на поверхности коллоидных частиц образуется двойной электрический слой и при достаточном сближении одноименно заряженных частиц возникают электростатические силы отталкивания. [c.96] Изменение молекулярных сил притяжения и электростатических сил отталкивания с расстоянием происходит различным образом. Поэтому на потенциальной кривой взаимодействия двух частиц имеется энергетический барьер, который и определяет вероятность необратимого слипания частиц. Высота энергетического барьера, как и вид суммарной кривой взаимодействия двух частиц, зависит, прежде всего, от свойств двойного электрического слоя. Чем толще двойной электрический слой, тем интенсивнее результирующее отталкивание частиц, тем больше высота энергетического барьера и тем меньше вероятность слипания частиц. Таким образом, устойчивость коллоидных систем в присутствии ионного стабилизатора зависит от свойств двойного электрического слоя, которые могут быть определены при изучении электрокинетических явлений, в частности электрофореза. [c.97] Наряду с электростатическим отталкиванием (электростатическим фактором устойчивости) возможны и другие факторы устойчивости. Прежде всего, силы отталкивания могут быть вызваны существованием на поверхности сближающихся частиц сольватных оболочек или так называемых граничных фаз, состоящих лишь из молекул дисперсионной среды и обладающих особыми физическими свойствами (сольватационный фактор устойчивости). [c.97] Адсорбционные слои поверхностно-активных веществ (ПАВ) в результате теплового движения сегментов молекул, образующих этв слои, могут быть также источником энтропийного отталкивания коллоидных частиц (энтропийный фактор устойчивости). Особое значение энтропийный фактор устойчивости приобретает для коллоидных систем в присутствии высокомолекулярных стабилизаторов, длинные и гибкие цепи которых способны совершать микроброунов-ское движение. При сближении частиц, несущих адсорбционные слои из молекул такого стабилизатора, происходит сильное уменьшение энтропии адсорбционного слоя, что противодействует агрегированию частиц. Возможно и другое истолкование энтропийного фактора устойчивости, основанное на том, что в результате микроброунов-ского движения гибких цепных молекул, адсорбированных только в отдельных местах на поверхности частиц, может возникнуть осмотическое всасывание среды адсорбционной оболочкой, что, конечно, будет препятствовать сближению частиц и их агрегированию. [c.97] Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. М., Химия , 1964. 574 с. См. с. 190—203, 208—211, 213-217. [c.98] Жуков И. И. Коллоидная химия. Л., изд-во ЛГУ, 1949. 324 с. См. с. 66-68, 73, 74, 80-97. [c.98] Если мицелла находится во внешнем электрическом поле, то наблюдается электрофорез — ядро мицеллы вместе с прочно адсорбированными на нем противоионами движется к одному из электродов, а остальные противоионы перемещаются к другому электроду. Таким образом, электрофорез, как и электролиз, является двусторонним процессом. Однако. в отличие от электролиза при электрофорезе не соблюдается зависимость, выражаемая вторым законом Фарадея. Это следует из того, что к коллоидным частицам неприложимо понятие об электрохимическом эквиваленте, так как ни масса частиц, ни их заряд не являются постоянными величинами. [c.99] Скорость электрофореза зависит от потенциала на границе сколь-жения разделяющей две перемещаю1циеся друг относительно друга части мицеллы. Потенциал двойного слоя, отвечающий границе скольжения, называемся электрокинетическим или -потенциалом. [c.99] Часто в уравнение Гельмгольца — Смолуховского вместо и]Н вводят величину = и]Н. Эта величина называется электрофоретической подвижностью. Она не зависит от напря кенности внешнего электрического поля, а является характеристикой коллоидной системы. [c.100] Следует иметь в виду, что вычисление -потенциала но уравнению Гельмгольца — Смолуховского дает приближенные результаты. Для получения точных значений -потенциала необходимо учитывать явления электрофоретического запаздывания и электрической релаксации и вносить соответствуюш,ие поправки. Однако эти поправки в ряде случаев невелики и значения -потенциала, вычисленные по уравнению Гельмгольца — Смолуховского, достаточно показательны для решения многих задач. [c.101] Суш ествует два метода определения скорости электрофореза микроскопический и макроскопический, или метод передвигающейся границы. [c.101] Вернуться к основной статье