Коагуляционные и кристаллизационные-конденсационные структуры

Гели и структура и свойства

Ге́ли (ед.ч. гель, от лат. gelo — «застываю») — структурированные системы, состоящие из высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ. Наличие трёхмерного полимерного каркаса (сетки) сообщает гелям механические свойства твёрдых тел: отсутствие текучести, способность сохранять форму, прочность и способность к деформации (пластичность и упругость).

Структура и свойства

Гели состоят, по крайней мере, из двух компонентов, один из которых образует непрерывную трёхмерную макромолекулярную сетку, выступающую в роли каркаса, пустоты в которой заполнены низкомолекулярным растворителем — дисперсионной средой.

Вещества, способные образовывать макромолекулярную структуру гелей, называются гелеобразователями. К ним относятся как неорганические (диоксид кремния, оксид алюминия), так и органические вещества и их смеси (поливиниловый спирт, полиакриламид, желатина, агар-агар, пектиновые вещества и др.). В качестве низкомолекулярной дисперсионной среды — наполнителя геля — выступают вода, низшие моно- и олигоспирты, углеводороды. Гели с водной дисперсионной средой называются гидрогелями, со спиртовой — алкогелями, с углеводородной — органогелями (общее название «лиогели»).

Гели образуются при коагуляции и последующей коалесценции золей, понижении температуры, концентрировании мицеллярных растворов мыл или выделении новой дисперсной фазы из пересыщенных растворов.

Удалением из лиогелей жидкой среды можно получить тонкопористые тела (аэрогели или ксерогели), в которых дисперсная фаза превращается в прочные адгезионные или фазовые (когезионные) пористые структуры. Таковы алюмогель и силикагель, получаемые высушиванием гидрогелей гидроксида алюминия и кремниевых кислот.

Гели термодинамически неустойчивы: вследствие синерезиса дисперсная система самопроизвольно разрушается с выделением жидкой концентрированной фазы в результате самопроизвольного уплотнения структурной сетки. При удалении низкомолекулярного растворителя (высушивании) гели, обычно, необратимо разрушаются.

Коагуляция гидрофобных золей электролитами.

Леофобные(гидрофобные) дисперсные системы термодинамически неустойчивые вследствие избытка пов энергии.Уменьшение пов энергии происходит в рте уменьшения площади повти раздела фаз или уменьшения пов натяжения dEs=σdS+Sdσ≤0.Уменьшение межфазной повти возможно при слиянии капель пузырьков или же спекания тв частиц.Эти процессы термодинамически необратимые т.к. изменение пов энергии незначительно.В процессе коагуляции уменьшение пов энергии происходит менее резко т.к. частицы непосредственно не кантактируют или же возникают лишь точечные контакты.Малое снижение пов энергии обуславливает обратимость процесса коагуляции и благодаря этому возможность ее предотвращения или же замедления путем введения в систему стабилизаторов. Коагуляция кол систем происходит под влиянием различных факторов:

1)в рте старения системы 2) в рте изменения внешних условий 3)в рте механического взаимодействия.Наиболее важным фактором вызывающим коагуляцию является действие электролитов.Из двух ионов электролита коагулирующим действием обладает тот который противоположен знаку заряда кол частицы,причем это действие тем сильнее чем выше валентность коагулирующего иона-правило Шульце-Гарди. Для ионов одинаковой валентности коагулирующая способность возрастает с увеличением радиуса ионов. Из правила Шульце-Гарди имеются исключения в тех случаях когда происходит химическое взаимодействие электролита-коагулятора и кол системы.Органические ионы оказывают большее коагулирующее действие чем соотв им по валентности ионы неорганич соединений.При сливании двух противоположно заряженных золей происходит перекрывание диффузионных слоев кол частиц и возникает электрическое притяжение противоположно заряженных кол частиц, что приводит к их агрегации и взаимной коагуляции. Полная взаимная коагуляция наблюдается тогда,когда заряды коллоидов противоположны по знаку и равны между собой.При введении в золь электролита коагулятора изменяется толщина ДЭС и как следствие его потенциала ξ.Коагуляция наступает при достижении некоторого критического значения.Если ξ> ξк,то данная система устойчива,если ξ< ξк,то происходит быстрая коагуляция.Значению ξк соотв критическая концентрация добавляемого электролита и назся порогом коагуляции Ск.Установлено что энергетичестикий барьер мду кол частицами исчезает при достижении поога коагуляции обратно пропорц 6ой степени валентности коагулирующенго иона. Ск =β/z6. β-константа зависящая от соотношения заряда катиона и аниона. Леофильные кол системы коагулируют если концентрация прибавляемого электролита достигает 1моль/л рр и коагуляция таких систем не подчиняется правилу Шульце-Гарди. Переход с коагулированных осадков обратно в рр назся пептизацией,происходит под влиянием небольших колв электроилтов-пептизаторов.Данный процесс возможен в том случае если осадок(коагулянт) имеет коагуляцион структуру.

Дата добавления: 2015-08-31