ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Изменение энергии взаимодействия между мицеллами при их сближении из "Курс коллоидной химии" Силы взаимодействия между коллоидными частицами, проявляющиеся при утоньшении разделяющих их прослоек жидкости, могут как ускорять коагуляцию, так и сильно ее тормозить. Чтобы выяснить роль таких прослоек и механизм их стабилизующего действия, рассмотрим их поведение на примере простой схемы,, когда прослойка жидкости разделяет параллельные поверхности двух пластинок. В этом случае разделяющая прослойка всюду имеет одинаковую толщину и по краям граничит с дисперсионной средой, в которую погружены обе пластинки. [c.269] При достаточно малой толщине прослойки (практически меньше 1 мкм) гидростатическое давление в ней отличается от давления в окружающей жидкости на величину расклинивающего давления, являющегося функцией толщины прослойки. Поэтому для сохранения равновесия, при котором толщина прослойки остается постоянной, к пластинкам необходимо приложить силу, уравновешивающую расклинивающее давление прослойки. Определив значение уравновешивающего давления, можно тем самым найти и расклинивающее давление П. Если гидростатическое давление в прослойке понижено или пластинки притягиваются друг к другу, то расклинивающее давление имеет отрицательное значение. [c.269] Рассмотрим природу сил, определяющих расклинивающее давление и его зависимость от толщины зазора между пластинками. [c.269] Молекулярные силы притяжения. Прежде всего следует рассмотреть силы молекулярного притяжения, действующие между поверхностями любых тел, как одинаковой, так и различной природы. [c.269] Существенно, что отношение 11ц1кТ становится весьма малым уже при расстояниях в несколько молекулярных радиусов. [c.270] Формулы (IX, 21) и (IX, 22) применимы и тогда, когда молекул много, но средние расстояния между ними велики по сравнению с их радиусами, как это, например, имеет место в газах. В таком случае полную энергию всех молекул можно найти, суммируя выражения (IX, 21) для всех пар молекул. Кроме того, зная поправку в уравнении Ван-дер-Ваальоа, учитывающую взаимное притяжение молекул, можно найти и значение константы а. [c.270] Приведенный ниже способ расчета предложен Шелудко. [c.270] Впервые измерения силы были проведены Б. В. Дерягиным и И. И. Абрикосовой в 1953—54 гг. Позднее их измерения были подтверждены английским исследователем Китченером и голландскими учеными Спарнеем, Овербеком, Де Ионгом и др. Уже на основании данных первых измерений Б. В. Дерягина и И. И Абрикосовой выяснилось, что силы притяжения при расстояниях между пластинками больших 300 А оказываются меньше, чем можно было ожидать, исходя из значений -а, и убывают с расстоянием быстрее, чем это подсказывает теория. [c.271] При этом для теоретического определения константы В достаточно знать только диэлектрическую проницаемость тел . [c.272] Табором и другими учеными были измерены силы притяжения твердых тел при значениях ширины зазора, доходивших до 50 А, и для малой ширины зазора была обнаружена зависимость согласно формуле (IX, 26), выражающей молекулярное притяжение при условии отсутствия электромагнитного запаздывания. Для большинства твердых и жидких тел значения константы А лежат в интервале 10 — 10- 2 эрг. [c.272] Метод расчета этой слагающей впервые был разработан и применен Б. В. Дерягиным и далее усовершенствован совместно с Л. Д. Ландау. Позднее аналогичные расчеты были опубликованы Ленгмюром, А. Н. Фрумкиным, Бергманом, Лов — Беером и Цохе-ром. Изложим принципы этих расчетов для более простого случая, когда потенциал фо, до которого заряжены поверхности взаимодействующих фаз, мал. [c.273] Рассмотрим распределение электрического потенциала ф между заряженными до потенциала фо поверхностями пластинок, погруженными в раствор сильного (полностью диссоциированного) бинарного электролита. Поместим начало координат в середине жидкой прослойки толщиной 2хо, направив ось абсцисс по нормали к поверхностям пластинок. [c.273] Электрический потенциал согласно уравнению (IX, 30) удовлетворяя соотношению Р /йх = х ф, одновременно принимает значение фо при х = Хо. [c.273] Чтобы найти электростатическую силу отталкивания между пластинками (равную соответствующей слагающей расклинивающего давления прослойки Пэ),.Б. В. Дерягин вычислил разность сил электрических напряжений и гидростатического давления, приложенных к обеим поверхностям — внутренней и внешней — каждой из пластинок. [c.273] однако, заметить, что при учете электрострикционных членов избыточное гидростатическое давление в медианной плоскости (х = 0) между пла-сти ками, где Я = О, не равно Пв согласно формуле (IX,31). Следовательно, использованный Ленгмюром и вслед за ним другими авторами способ определения Пв дает совпадающий с (IX, 31) результат только при пренебрежении элек-трострикционными членами. [c.274] Возникающая при перекрытии ионных слоев сила отталкивания (электростатическая компонента расклинивающего давления), пропорциональная квадрату потенциала фо поверхностей пластинок, быстро убывает, когда расстояние между пластинками становится существенно больше, чем эффективная толщина двойных ионных слоев. [c.274] При этом оказывается, что с ростом 2. электростатическая слагающая расклинивающего давления, возрастая, стремится к конечному пределу. Это на перв лй взгляд мало понятное явление объясняется тем, что вблизи заряженной поверхности ростом ее потенциала фо, согласно теореме Больцмана, под влиянием притяжения противоположных зарядов быстро растет пропорционально экспоненте e концентрация противоионов. В результате действие заряженной поверхности экранируется и потенциал ф с удалением от нее быстро принимает умеренные значения, не увеличивающиеся с дальнейшим возрастанием фо. [c.274] В случае разноименно заряженных поверхностей притяжение будет наблюдаться при любых (но не слишком больших) расстояниях между поверхностя.ми. [c.275] Отрицательная молекулярная слагающая расклинивающего давления (равная ван-дер-ваальсовой силе притяжения) для разнородных поверхностей может стать положительной. Таким образом, обе слагающие расклинивающего давления могут иметь как разные, так и одинаковые знаки. Последний случай часто наблюдается для смачивающих Жидкостей, для которых молекулярная слагающая положительна так же, как и электростатическая слагающая. [c.275] До сих пор речь шла о взаимодействии пластинок. Подобные случаи реализуются в коллоидных системах, частицы которых имеют плоскую форму, а также в некоторых глинистых минералах при их внутрикристаллическом набухании. Так, было обнаружено, что в кристалле монтмориллонита, насыщенного ионами лития или натрия, помещенном в слабый раствор хлорида натрия, в несколько раз меняется расстояние между слоями, составляющими его слоистую решетку, и соответственно увеличиваются размеры кристалла. Толщины прослоек раствора Na l, внедряющихся между сетчатыми плоскостями кристалла, могут доходить до 300 А. Таким образом, совершенно очевидна роль расклинивающего давления прослоек в процессе набухания кристалликов монтмориллонита. [c.276] Вернуться к основной статье