ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устойчивость и разрушение золей и растворов высокомолекулярных соединений Устойчивость дисперсных систем из "Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии Издание 3" В большую фотографическую кювету наливают золь гидрата окиси алюминия, приготовленный, как указано на стр. 31, и в него на 1—2 часа погружают лист мягкой фильтровальной бумаги. После этого бумагу высушивают на воздухе и разрезают на тонкие полоски. С такой бумагой измеряют капиллярный подъем некоторых из коллоидных растворов и красителей, упо-минаюшихся в работах 4 и 5 настоящего раздела. [c.150] Для опытов нельзя брать проклеенную бумагу, так как находящиеся в ней примеси могут сильно исказить результаты. [c.150] При обработке фильтровальной бумаги положительно заряженными золями, например золем гидрата окиси алюминия, целлюлозные стенки капилляров перезаряжаются. По такой бумаге золи с отрицательно заряженными частицами не поднимаются, а золи с положительными коллоидными частицами и основные красители, наоборот, показывают значительный подъем. [c.150] Характерное отличие коллоидных растворов и суспензий от истинных растворов заключается в том, что они не образуют устойчивых систем. В коллоидных растворах и суспензиях протекают различные процессы, приводящие к нарушению равномерности распределения дисперсной фазы, слипанию частиц и разрушению дисперсной системы. [c.151] Опыт показывает, что эти процессы протекают с различной скоростью. Если у некоторых коллоидных растворов дисперсная фаза полностью отделяется от дисперсионной среды в течение нескольких минут, то другие золи могут существовать десятки лет. Значительное время существования золей дает основание говорить об устойчивых коллоидных растворах, понимая под ними такие системы, у которых в течение длительного времени не наблюдается выпадения частиц в осадок. [c.151] Распределение частиц в коллоидном растворе и суспензии определяется действием силы тяжести (см. главу XII), броуновского движения, взаимодействия частиц и движения жидкости. Сила тяжести увлекает частицы на дно сосуда, в то время как броуновское движение вызывает равномерное распределение частиц в объеме. [c.151] Скорость осаждения шарообразной частицы возрастает пропорционально квадрату радиуса. С уменьшением размера частиц устойчивость взвеси быстро растет. Системы, в которых скорость осаждения коллоидных частиц под влиянием силы тяжести настолько мала, что ею можно пренебречь, называются кинетически устойчивыми. [c.152] Скорость осаждения (седиментации) частиц в жидкостях зависит также от разности плотностей частиц и жидкости. Если последняя мала, как, например, у взвеси кристаллов твердого парафина в минеральных маслах, то осаждение происходит очень медленно. В тех случаях, когда плотность коллоидных частиц меньше плотности жидкости, будет иметь место всплывание частиц, а не их осаждение, как, например, у взвеси шариков жира в молоке. Вязкость жидкости препятствует падению или подъему частиц, и чем она выше, тем при прочих равных условиях более устойчивы коллоидные растворы и суспензии. [c.152] Таким образом, факторами кинетической устойчивости коллоидов и суспензий являются дисперсность, броуновское движение, вязкость дисперсионной среды, разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды и некоторые другие. Наиболее существенное влияние на скорость расслаивания взвеси частиц оказывает первый из этих факторов. У грубодисперсной суспензии кинетическая устойчивость очень мала, а у коллоидного раствора велика. [c.152] Размер частиц коллоидного раствора может изменяться с течением времени. Как известно, с увеличением степени дисперсности возрастает поверхностная энергия дисперсной системы. Укрупнение частиц приводит к уменьшению запаса энергии системы. В соответствии со вторым принципом термодинамики следует ожидать, что в дисперсных системах должна самопроизвольно уменьшаться степень дисперсности. Действительно, отмечено много случаев, когда в дисперсных системах происходит перекристаллизация и укрупнение частиц. Примерами могут служить увеличение частиц А Вг в фотографических эмульсиях при их созревании и быстрая перекристаллизация суспензий Ва804, что не позволяет получить взвесь этой соли в виде устойчивой системы. [c.152] Укрупнение коллоидных частиц путем перекристаллизации наблюдается преимущественно у взвесей, частицы которых обладают сравнительно большой растворимостью. Вследствие малой растворимости кварца, каолина, графита перекристаллизация их взвесей (суспензий) вообще не была установлена. [c.152] Известно также, что частицы некоторых суспензий и золей постепенно растворяются в дисперсионной среде. Это явление получило название диссолюции. Диссолюция, так же как и укрупнение частиц, приводит к снижению запаса энергии системы, так как с растворением частиц исчезает дисперсная фаза. [c.152] Значительно большую роль играет другой вид нарушения устойчивости, а именно слипание частиц, но без слияния их и полного уничтожения поверхности раздела между частицами. Такой процесс начинается с собирания частиц в агрегаты. Образовавшиеся агрегаты могут выпасть в осадок. Слипание частиц и последующее выпадение их в осадок носит название коагуляции. [c.153] Известно много случаев, когда агрегаты частиц не выпадают в осадок. Тогда их образование может быть зарегистрировано помутнением коллоидного раствора, повышением его вязкости и застудневанием (гл. VIII и IX). Схема различных видов нарушения устойчивости коллоидных растворов представлена на рис. 50. [c.153] Способность частиц дисперсной фазы сопротивляться слипанию была удачно названа Н. П. Песковым агрегативной устойчивостью. Ему же принадлежит заслуга четкого разделения процесса коагуляции на две стадии слипание частиц и осаждение образовавшихся агрегатов. Иногда первый процесс называется скрытой коагуляцией, в отличие от второго, являющегося явной коагуляцией. [c.153] Факторы агрегативной устойчивости отличны от факторов кинетической устойчивости. Если повышение температуры и, соответственно, интенсивности броуновского движения препятствует седиментации частиц, то оно способствует агрегированию частиц. Слипание частиц происходит при их столкновении в броуновском движении, и чем выше кинетическая энергия частиц, тем легче они преодолевают силы, препятствующие слипанию. [c.154] То обстоятельство, что у устойчивых коллоидных растворов частицы не слипаются при столкновении, дает основание считать, что они чем-то защищены от него. Защитными факторами коллоидов являются электрический заряд частиц и сольватные оболочки, окружающие частицы. Возникновение заряда и образование двойного электрического слоя рассмотрено в гл. I и VI. [c.154] Исследования Б. В. Дерягина и других показывают, что сольватные слои обладают упругостью и повышенной вязкостью. Они создают механическое препятствие слипанию частиц. Дерягин разработал учение о расклинивающем действии этих слоев. [c.154] Вернуться к основной статье