ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сольватация частиц, структурно-механический и энтропийный факторы устойчивости из "Курс коллоидной химии" Образование достаточно развитых сольватных оболочек маловероятно для коллоидных систем с лиофобной дисперсной фазой вследствие слабого энергетического взаимодействия среды с дисперсной фазой. Сольватация может иметь место только в том случае, когда поверхностные молекулы дисперсной фазы достаточно сильно взаимодействуют с молекулами дисперсионной среды за счет химических сил или, по крайней мере, прочных водородных мостиков. [c.281] Были сделаны попытки объяснить устойчивость лиофобных коллоидных систем и с помощью индуцированной сольватации их частиц. [c.282] Согласно этим представлениям агрегативная устойчивость лиофобных золей, связанная с возникновением на частицах двойного электрического слоя, объясняется не отталкиванием частиц в результате действия электростатических сил, а тем, что противоионы двойного слоя сольватируются и таким образом создают вокруг каждой лиофобной частицы сольватную оболочку. [c.282] Более приемлемым кажется взгляд, согласно которому устойчивости лиофобных коллоидных систем способствует сольватация потенциалопредёляющих ионов. Однако и в этом случае возникает ряд вопросов, на которые трудно ответить. [c.283] На основании приведенных рассуждений следует сделать заключение, что сольватация может обеспечивать устойчивость лиофобных, в частности гидрофобных, коллоидных систем только в особых случаях или может служеть фактором, дополняющим действие электрических сил. К этому следует добавить, что даже когда роль сольватации для устойчивости коллоидной системы несомненна, строгий учет этого фактора весьма затруднен ввиду отсутствия количественной теории сольватации. [c.283] Наряду с термодинамическими факторами устойчивости, к которым следует отнести двойной электричес1й1Й слой и сольватную оболочку вокруг коллоидной частицы, на устойчивость коллоидных систем может в иять и прочность структурно-механического барьера, возникающего по тем или иным причинам на поверхности частицы. Этот фактор, согласно П. А. Ребиндеру, нельзя назвать термодинамическим, поскольку при удалении или разрыве оболочки, представляющей структурно-механический барьер, она не обязательно должна восстанавливаться самопроизвольно. Кроме того, у этой оболочки отсутствует равновесие с окружающей средой. [c.283] Уже давно высказывалось мнение, что устойчивость пен и эмульсий должна сильно возрастать, когда на поверхности раз дела между дисперсной фазой и дисперсионной средой образуется слой из молекул стабилизатора, обладающий повышенной структурной вязкостью или даже известной механической прочностью и являющийся как бы структурно-механическим барьером, препятствующим сближению частиц. [c.283] Наиболее широко учение о структурно-механическом факторе стабилизации развито П. А. Ребиндером. Согласно П. А. Ребиндеру, стабилизующими свойствами обладают, насыщенные или близкие к насыщению адсорбционные слои ориентированных молекул поверхностно-активных веществ, образующие двухмерные структуры. Особенно сильным стабилизующим действием обладают коллоидные адсорбционные слои, являющиеся своеобразными пленочными (двухмерными) tyднями — лиогелями, сильно сольватированными дисперсионной средой и диффузно переходящими в межмицеллярную жидкость. Веществами, способными образовывать такие слои, являются белки и щелочные мыла в гидрозолях, в олеозолях — смолы, мыла поливалентных металлов и липоиды. [c.283] Ребиндеру, стабилизующее действие гелеобразных адсорбционных слоев стабилизатора обусловливается тем, что высоковязкая прослойка между частицами не успевает выдавиться за время столкновения частиц дисперсной фазы в результате броуновского движения или в потоке. В известных условиях стабилизация дисперсных систем адсорбционно-сольватными слоями, обладающими упругостью и механической прочностью, может безгранично повышать устойчивость системы вплоть до полной фиксации ее частиц. Примером этому может служить отвердевание жидких прослоек между воздушными пузырьками пены в результате геле-образования или полимеризационных процессов. П. А. Ребиндер отмечает, что образования структурно-механического барьера достаточно для стабилизации только тогда, когда на наружной границе адсорбционного слоя поверхностная энергия мала и не резко возрастает на подступах к частице. При наличии хотя и структурированной, но не лиофильной, а лиофобной оболочки все же может происходить слипание частиц путем сцепления оболочек наружными поверхностями. Такого рода явления можно наблюдать при флотации в результате адсорбции поверхностно-активных веществ полярными группами на поверхности гидрофильных твердых частиц. Направленные в водную среду углеводородные цепи связываются друг с другом своеобразной местной коалесценцией гидрофобных оболочек. [c.284] Согласно П. А. Ребиндеру, структурно-мехаНический фактор является наиболее сильным фактором стабилизации и его использование якобы неизбежно при получении высокоустойчивых, особенно концентрированных дисперсных систем (например, технических пен, эмульсий и суспензий). [c.284] Однако о структурно-механических свойствах адсорбционного слоя можно, очевидно, говорить лишь тогда, когда молекулы стабилизатора типа мылообразных веществ или адсорбирующихся полимеров присутствуют в системе и могут образовывать двухмерный гель или студень. [c.284] Исходя из этого, можно полагать, что эмульсии могут быть устойчивыми за счет структурно-механического фактора лишь при достаточно больших концентрациях стабилизатора, когда на межфазной поверхности образуются компактные, хорошо сольватированные гелеобразные слои, обладающие высокой прочностью. [c.284] В заключение рассмотрим представления о так называемом энтропийном факторе устойчивости. [c.285] В работах Симха, Эйриха, Фриша и многих других исследователей было показано, что достаточно длинные и гибкие молекулы поверхностно-активных веществ и полимеров способны адсорбироваться на поверхности твердого тела своими отдельными звеньями. При этом большая часть концов цепей или петель, образуемых адсорбированными молекулами, находится в Дисперсионной среде и может совершать микроброуновское движение (рис. IX, 9а), что обусловливает стабилизацию системы. Согласно Овербеку, стабилизация коллоидных частиц в этом случае происходит в результате отталкивания друг от друга гибких участков цепных молекул, торчащих в среду. [c.285] Вернуться к основной статье