Теории устойчивости и коагуляции
Факторы устойчивости дисперсных систем
1. термодинамические – способствуют снижению поверхностного натяжения.
а) электростатический – способствует созданию электростатических сил отталкивания, возрастающих при увеличении потенциала поверхности частиц;
б) адсорбционно-сольватный – приводит к уменьшению межфазного натяжения и снижении энергии Гиббса поверхности раздела.
в) энтропийный – является дополнительным к двум первым факторам и действует в высокодисперсных системах, частицы дисперсной фазы которых участвуют в броуновском движении. Он способствует равномерному распределению частиц по объему системы.
2. кинетические – снижают скорость коагуляции.
а) структурно-механический – связан с образованием на поверхности частиц защитных пленок, обладающих упругостью и механической прочностью, стойких к разрушению.
б) гидродинамический – снижает скорость агрегации при изменении вязкости среды, плотности дисперсной фазы и дисперсионной среды.
1. адсорбционная теория коагуляции Фрейндлиха
Предполагал, что при коагуляции золей ионы-коагуляторы адсорбируются коллоидными частицами в соответствии с изотермой адсорбции по форме подобной параболе. Коагуляция наступает при одинаковом понижении электрокинетического потенциала (ξ-потенциала), которое достигается при адсорбции эквивалентных количеств различных ионов.
2. электростатическая теория коагуляции Мюллера
Введение электролита в золь не изменяет общего заряда в двойном слое частицы, а вызывает сжатие диффузного слоя. Уменьшение толщины ионной атмосферы приводит к снижению ξ-потенциала что и уменьшает стабильность золя.
3. теория устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДЛФО (Дерягин, Ландау, Фервей, Овербек)
Между любыми частицами при их сближении возникает расклинивающее давление разделяющей жидкой прослойки в результате действия сил притяжения и отталкивания. Состояние системы зависит от баланса энергии притяжения и отталкивания. Преобладание энергии отталкивания приводит к устойчивости системы. Наблюдается положительное расклинивающее давление. Преобладание энергии притяжения вызывает нарушение агрегативной устойчивости, т.е. коагуляцию за счет создания отрицательного расклинивающего давления.
Составляющие расклинивающего давления имеют различную природу:
- электростатическую, обусловленную взаимным перекрыванием ДЭС (двойного электрического слоя);
- адсорбционную, связанную с адсорбцией молекул стабилизатора;
- структурную, возникающую при образовании граничных слоев растворителя и обусловливающую создание адсорбционно-сольватного барьера в лиофильных системах;
- молекулярную, обусловленную ван-дер-ваальсовыми силами притяжения.
Первые три составляющие вносят положительный вклад в расклинивающее давление, молекулярная составляющая – отрицательное.