ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные положения из "Курс коллоидной химии" Устойчивость дисперсной системы характеризуется неизменностью во времени ее основных параметров дисперсности и равновесного распределения дисперсной фазы в среде. [c.228] Проблема устойчивости — одна из самых важных и сложных в коллоидной химии, это — проблема жизни и смерти дисперсной системы. Укажем прежде всего на резкое различие в отношении устойчивости между двумя основными классами лиофильными и лиофобными коллоидами. [c.228] Использование этого условия в качестве критерия лиофильности (Ребиндер и др.) позволяет провести вполне четкую количественную границу между двумя классами дисперсных систем. [c.228] Увеличение энтропии в процессе диспергирования обычно способствует уменьшению Р, поскольку система приходит к более вероятному (5 = А1пт ) равномерному распределению дисперсной фазы в среде (энтропия смешения А5 0). [c.228] Баланс внутренней энергии Д / в этом процессе складывается из затраты энергии на разрыв молекулярных связей с образованием новой поверхности (работы когезии) и выигрыша — в результате межфазного сольватационного взаимодействия . Это можно представить как разность и Wa. [c.228] Для лиофильных систем, если АСУ 0 (а тем более, если ли 0), но ТАЗ ли, критерий (ХП1.1) выполняется. Такие системы должны быть отнесены к лиофильным, даже если взаимодействие со средой мало (Ли 0) и диспергирование идет, в основном, за счет тенденции рассеяния, направленной к равномерному распределению веществ дисперсной фазы по объему . [c.228] Усиление взаимодействия дисперсной фазы со средой (лиофильности) способствует самопроизвольному диспергированию. Здесь можно вновь отметить глубокую общность п зоцессоБ диспергирования и растворения, поскольку растворение, например кристаллов, определяется соотношением энергии сольватации и энергии разрушения решетки ] с с учетом энтропии смешения. Этим же условием характеризуется неограниченное растекание пленок (стр. 89), представляющее собой не что иное, как двумерное растворение. [c.228] Вопросы термодинамики равновесия и устойчивости дисперсных систем рассматривались в работах Фольмера, Лэнгмюра, Онза-гёра и других ученых. Общие термодинамические соотнощения, характеризующие процесс диспергирования, даны в работах Ре-биндера и Щукина, развитых далее Русановым и Куни . [c.229] В этих работах на основе объединения гетерогенной трактовки дисперсных систем ( фазовый. метод) и гомогенной ( квазихими-Т1еский метод), где частицы рассматриваются в качестве молекул, получены выражения для химических потенциалов и других термодинамических параметров частиц показано, что самопроизвольное диспергирование конденсированных фаз возможно, если возрастание свободной энергии, связанное с увеличением поверхности при диспергировании, компенсируется (как было уже сказано) величиной, обусловленной ростом энтропии смещения (включением частиц в броуновское движение). [c.229] Однако расчеты показывают, что необходимым условием для этого является весьма малое значение а. [c.229] в первом приближении, работа образования сферической ч 1стицы (4яг с) равна кинетической энергии частицы ( —кТ), откуда для Г = см 10 эрг/см . Поэтому наблюдаемые случаи самопроизвольного диспергирования при значительных а (10 эрг/см ) и малых а, например монокристаллов йп и 2п в Жидком Оа, объясняют уменьшением внутренней энергии кристалла за счет снятия упругих напряжений. [c.229] Диспергирование в этом случае соверщается либо за счет внещней работы, либо за счет других процессов, протекающих в системе спонтанно (например, химических). Образующиеся дисперсии термодинамически неустойчивы и характеризуются высокими значениями о на межфазной границе, которая соответствует малому значению (см. раздел V. 2). [c.229] Таким образом, системы, не диспергирующиеся самопроизвольно (А/ 0), определяются как лиофобные коллоиды, хотя и для них всегда характерна та или иная степень межфазного взаимодействия (лиофилизации). [c.229] В данной главе рассматривается устойчивость лиофобных (в том числе лиофилизированных) коллоидов. [c.229] Понятия лио (гидро) фильность, лио (гидро) фобность в силу исто рических причин неоднозначны в применении к различным явлениям. Так, в отношении смачивания лиофильными являются поверхности раздела, для которых краевой угол 0 9О° (см. раздел V.5) для флотации лиофильность определяется более жестким условием 0 = 0 (раздел V. 4). В то же время в явлениях устойчивости лиофильность выражается критерием (ХП1. 1), который,, в отличие от предыдущих, определяется не только свойствами жидкости и взаимодействием ее с твердой фазой, но и работой когезии твердой фазы (прочностью решетки). [c.230] поверхность кварца хорошо смачивается водой, но кристалл горного хрусталя самопроизвольно не диспергируется ни в воде, ни в водных растворах. Лиофобных систем подобного типа (окислов, нерастворимых солей и др.) чрезвычайно много. Поскольку этот обширный класс не получил еще общего названия, целесообразно называть лиофилизированными лиофобные дисперсные системы с лиофильной поверхностью раздела фаз Она может быть лиофильной как по своей природе (например, окисел, взаимодействующий с водой посредством водородных связей) так и в результате модификации поверхности (например, путем адсорбции дифильных или полимерных молекул — см. раздел ХП1.6). [c.230] Несмотря на термодинамическую неустойчивость (Д/ 0), многие лиофобные коллоидные системы оказываются устойчивыми кинетически, не изменяясь заметно в течение длительного времени (иногда десятилетиями). Очевидно, что эти системы существуют в метастабильном состоянии, т. е. потенциальный барьер, препятствующий агрегации частиц, достаточно высок. [c.230] Для уяснения причин относительной устойчивости подобных систем следует определить прежде всего, о каком виде устойчивости идет речь. Понятие о различных видах устойчивости — с е д и-ментационной (кинетической) и агрегативной— было введено Песковым [19] и дополнено понятием фазовой устойчивости (Дерягин). [c.230] Такое объединение частиц силами молекулярного притяжения может привести к образованию сплощной структурированной системы, обладающей фазовой устойчивостью (см. гл. XIV). [c.231] Коагуляция — процесс слипания частиц, образования более крупных агрегатов с потерей седиментационной и фазовой устойчивости и последующим разделением фаз — разрущением дисперсной системы. [c.231] Вернуться к основной статье