Устойчивость золей

Проблема устойчивости дисперсных систем одна из основных в коллоидной химии. Являясь высокодисперсными системами с большой поверхностью раздела фаз, коллоидные системы обладают большим избытком поверхностной энергии и поэтому термодинамически неустойчивы даже не смотря на наличие стабилизатора. Тем не менее, многие из них сохраняются многие годы, а золи золота, полученные Фарадеем более ста лет назад, устойчивы и сейчас, и хранятся в его музее. Под устойчивостью золей понимают их способность сохранять неизменность свойств во времени. Существует два вида устойчивости дисперсных систем: кинетическая и агрегативная.

Кинетическая (или седиментационная) – это способность коллоидных систем находиться в дисперсном состоянии и не осаждать дисперсную фазу, то есть это устойчивость частиц дисперсной фазы против силы тяжести. Высокодисперсные коллоидные системы кинетически устойчивы, так как мелкие частицы удерживаются во взвешенном состоянии благодаря броуновскому движению и силе Архимеда. Чем мельче частицы, тем выше кинетическая устойчивость.

Агрегативная устойчивость – способность сохранять определенную степень дисперсности, не объединяясь в более крупные агрегаты. То есть это устойчивость к объединению частиц, их слипанию, коагуляции.

Нарушение агрегативной устойчивости из-за слипания частиц и выпадение дисперсной фазы в осадок называют коагуляцией.

Коллоидные системы агрегативно неустойчивы, так как при коагуляции уменьшается площадь поверхности и, следовательно, поверхностная энергия. Поэтому, агрегативная устойчивость коллоидных систем лишь относительна. Она обусловлена присутствием на поверхности коллоидных частиц стабилизатора, образующего двойной электрический слой. Рассмотрим причины агрегативной устойчивости.

При сближении мицелл на расстояние, соизмеримое с размерами частиц, т.е. при соприкосновении их диффузионных слоев, возникает два вида противоположно направленных сил:

– силы межмолекулярного притяжения, силы Ван-дер-Ваальса.

– силы электростатического отталкивания одноименно заря­женных частиц ДЭС (диффузионного слоя и гранул) и одноименно заря­женных концов диполей воды гидратной оболочки. Эти силы отталкива­ния называют «расклинивающим давлением».

притяжение

Рис 2.5. Расклинивающее давление.

Следовательно, расклинивающее давление обеспечивает агрегативную устойчивость коллоидных систем, препятствует коагуляции.

Баланс сил притяжения и отталкивания можно нарушить. Можно уве­личить силы отталкивания, а, значит, и увеличить устойчивость коллоид­ных систем путем добавления к золям специальных веществ (ПАВ, ВМС, белков и т.д.). Они адсорбируются на поверхности частиц дисперсной фазы, создают защитную оболочку - «коллоидную защиту», за счет кото­рой лиофобный золь приобретает свойства лиофильного.

Дата добавления: 2014-11-20