ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Течение коллоидных систем из "Коллоиды" Прибавление некоторых веществ к защита лиофобным золям может повышать их устойчивость и, в частности, сообщать им устойчивость по отношению к действию электролитов. Это явление известно под названием коллоидной защиты. Вещества, которые стабилизируют золи таким способом, — обычно высокомолекулярные соединения — желатина, альбумин, казеин, крахмал, декстрин, пектин, каучук и др. Сами они дают лиофильные коллоидные растворы, и потому называются защитными коллоидами. [c.112] В закон Ньютона [см. уравнение (1)] входит вязкость, которая является мерой внутреннего трения в жидкости. Из практики известно, что вязкость раствора больше вязкости -растворителя например, при прибавлении сахара в воду получается сироп, который течет значительно хуже чистой воды. Это относится и к коллоидным растворам. Логично предположить, что чем выше концентрация раствора, тем хуже он будет течь. Последнее, вообще говоря, правильно для сравнительно мало концентрированных растворов, в которых растворенные частицы или молекулы не находятся в. непосредственном контакте. В случае же контакта частиц появляются новые эффекты, которые, как мы увидим далее, существенно усложняют явление. [c.114] Площадь сферы 5г всегда больше площади ее сечения 5ь и потому, ПО сравнению с чистым растворителем, вязкость раствора повышена. Этот результат качественно объясняет увеличение вязкости коллоидных растворов (и растворов высокомолекулярных веществ) за счет увеличения площади, по кото- рой происходит внутреннее трение в жидкости. [c.115] Теория Эйнштейна применима только к очень разбавленным растворам, в которых коллоидные частицы не взаимодействуют. В настоящее время делаются мнргочисленные более или менее успешные попытки расширить приложимость этой теории к более концентрированным растворам. Однако и в этом случае рассматриваются коллоидные системы, в которых большая часть коллоидных частиц не находится в непосредственном контакте. [c.116] Вязкость разбавленных коллоидных растворов иногда намного превышает вязкость чистого растворителя, но скорость их течения всегда возрастает пропорционально давлению. [c.116] эt6 приведет к тбму, iтo крышку нельзя будет задвинуть. [c.117] В случае движения сильно концентрированных суспензий общий объем системы увеличивается вследствие того, что большинство частиц отделяются друг от друга, и это несмотря на то, что некоторая малая часть их (именно те частицы, которые затрудняют течение) сближается. Указанное можно пояснить следующим примером если наполним ящик до определенного уровня шариками, а затем встряхнем его, то шарики расположатся неупорядоченно и уровень в ящике повысится. [c.117] Увеличение объема суспензии при дилатансии приводит к перераспределению жидкости. В этом можно легко убедиться, если поместить влажный песок в резиновый баллон, снабженный стеклянной трубкой с водой если сжать баллон, уровень воды в трубке понизится вместо того, чтобы повыситься, как следовало бы ожидать на первый взгляд. Поэтому влажный песок высыхает около следа на морском берегу. В отсутствие избытка жидкость смещается от поверхности суспензии внутрь ее, и поверхность высыхает. [c.117] Бывают случаи, при. которых дилатансия причиняет большие неудобства. Например, некоторые концентрированные краски при быстром нанесении вследствие дилатансии становятся почти твердыми и сухими и поэтому получающийся слой не равномерен. [c.117] Ления Ро течение отсутствует, а при Давлениях, болЬ ших Ро, количество протекшего раствора пропорционально приложенному давлению (рис. 56, кривая 2). [c.118] Причина такого аномального поведения гелей — наличие в них определенной структуры, возникшей за счет связей между отдельными частицами. Эта структура имеет механическую прочность и препятствует течению системы. Оно начинается только при приложении давления, достаточного для разрушения связей между частицами геля. [c.118] Уже было показано, что такая структура может возникать по разным причинам. Иногда коллоидные частицы в геле не склеиваются, а только касаются друг друга так, что между ними остается прослойка дисперсионной среды. При этом силы взаимодействия между частицами достаточно велики, чтобы придать гелю известную механическую прочность, но в то же время и достаточно малы для того, чтобы быть разрушенными при большом усилии. [c.118] Структура может возникать и при низкой концентрации, если частицы имеют палочкообразную форму. На их концах диффузные электрические слои имеют минимальную толщину и при определенных условиях коллоидные частицы могут слипаться по этим местам. [c.118] Получается пространственная сетка, наполненная растворителем. Эта сетка придает дисперсионной среде механическую прочность и соответственно уменьшает скорость течения. [c.118] Иногда структуру геля можно разрушить встряхиванием или перемешиванием. В результате этого гель снова переходит в коллоидный раствор (золь), который течет как обыкновенная жидкость. Но если этот золь оставить в покое, то через некоторое время он снова теряет подвижность и превращается в гель. Процесс превращения геля в золь обратим, т. е. может происходить практически бесконечное число раз. Это яйление названо тиксотропией, что означает изменение при встряхивании . [c.118] Явление тиксотропии может быть как полезным, так и вредным. В геологической разведке при бурении скважины часто проходят через глинистые пласты. Раздробленные глинистые частицы образуют суспензии, которые могут дать гель, что сильно затрудняет бурение. Чтобы избежать этого, вводят специальные растворы, образующие с глиной тиксотропные гели, которые при движении бура остаются жидкими. Хорошие краски также должны быть тиксо-тропными, чтобы переходить в жидкое состояние под действием кисти. Они должны оставаться жидкими достаточно долгое время для того, чтобы поверх ю-стное натяжение могло уничтожить следы кисти, и одновременно твердеть достаточно быстро, чтобы сила тяжести не могла привести к их стеканию и образованию капель. [c.119] Катастрофические провалы на некоторых песчаных грунтах, пропитанных подпочвенной водой, также объясняются тиксотропными свойствами песков. Они остаются достаточно твердыми и неподвижными до тех пор, пока какое-либо внешнее воздействие не приведет их в движение. Тиксотропия играет важную роль и в биологии. Например, протоплазма обладает тиксотропными свойствами это же относится и к гелям миозина. Существует мнение, что процесс мышечного сокращения тиксотропен, так как тиксотропия — один из немногих достаточно быстрых и обратимых коллоидных процессов, которые могли бы служить для этой цели. [c.119] Подобно обычным коллоидным растворам (золям), гели также непрочны и со временем стареют — повышают свою твердость, изменяют плотность и т. д. Наиболее интересным явлением старения геля является так называемый синерезис — при этом гель распадается на жидкость и твердое вещество. Обычно со временем на поверхности геля образуются капли жидкости, которые постепенно увеличиваются и в конце концов сливаются в общую массу. Сам гель сжимается и становится непрозрачным. При этом общий объем системы не изменяется, а затвердевший гель сохраняет форму сосуда, в который он был налит еще в жидком состоянии. Этот переход изображен на рис. 57, где а — гель, до синерезиса, а б — гель после него. [c.120] Синерезис, в сущности, представляет собой продолжение процесса коагуляции коллоидной системы. Он является результатом увеличения числа контактов между частицами геля. В свежеполученном геле между коллоидными частицами сравнительно мало связей, которых, однако, достаточно, чтобы придать гелю неподвижность. Несмотря на то, что полученная при этом структура сильно уменьшает подвижность частиц, они все же. слабо движутся, и при столкновении между ними могут возникать новые связи. Это приводит к постепенному уплотнению геля, при этом частицы его сближаются, а растворитель выдавливается. [c.120] Синерезис — зто очень распространенное явление. Так, гель каучука выделяет при старении большое количество органического растворителя и делается непригодным для производства резиновых изделий. Черствение хлеба и ухудшение качества многих кондитерских изделий — также результаты синерезиса. Синерезис происходит даже в живых клетках — мясо старых животных твердо и жилисто, так как с возрастом в тканях развивается синерезис белковых гелей, их образующих. [c.121] Вернуться к основной статье