Молекулярне - кінетичні властивості колоїдних систем зумовлені тепловим рухом частинок. До таких властивостей відносяться: дифузія, осмотичний тиск, розподіл частинок по висоті (гіпосиметричне розподілення).
В колоїдних системах молекулярне - кінетичні властивості визначаються рухом частинок дисперсної фази - броунівським рухом, яке було відкрите 1827 році англійським ботаніком Робертом Броуном.
Рівняння кількісної оцінки броунівського руху:
- середній квадратичний здвиг частинки за одиницю часу;
t - час;
NA – число Авогадро;
h - в’язкість дисперсного середовища;
r - радіус частинки дисперсної фази.
Рівняння Ейнштейна – Смолуховського неодноразово перевірялось і його правильність була доказана експериментально і підвердило реальне існування молекул.
Висолювання.
Іноді при висолюванні золей гідрофільних колоїдів типічна коагуляція з виділенням пластивців не спостерігається, а появляються рідкі краплі різного розміру. Краплі між собою зливаються утворенням суцільного шару. Відбувається розподіл золю на дві рідкі фази. Нжній шар – концентрований золь, який містить всю або практично всю дисперсну фазу. Верхній шар представляє собою чистий розчинник, або ж дуже розбавлений золь. Ці шари відокремлені один від іншого чітко вираженою поверхнею розподілу.
|
|
Описане явище отримаало назву коацервації. В’язка фаза, яка містить весь або практично весь колоїд, називається коацерватом. Процес коацервації зворотній. Явище коацервації можна спостерігати, якщо до золю желатину в ізоелектричному стані добавити резорцин або танин.
Якщо золь знаходиться в ізоелектричному стані, то при висолюванні колоїдні частинки починають зливатися своїми гідратними оболочками, у декількох частинок утворююється загальна гідратна оболочка. В результаті появляються краплі коацервата. Спочатку вони мають маленькі розміри і їх видно тільки в мікроскоп. Потім із них утворюються крупні краплини, а потім суцільний шар.
В залежності від концентрації електроліту, який додають і тривалості процесу, коацервація може закінчитися повною коагуляцією з виділенням дисперсної фази в вигляді пластивців.
Явище коацервації може виникнути і при взаємодії гідрофільних колоїдних систем між собою. В цьому випадку явище носить назву комплексної коацевації.
Застуднення.
Дисперсні частинки рухаються хаотично здійснюють тепловий рух, зіштовхуються між собою. В результаті достатнього зближення незахищеннні сольватними обололчками ліофобні участки дисперсні частинки можуть більше або менше міцно зчеплюватися між собою. При цьому утворюється рихла просторова сітка, яка захоплює весь об’єм золю.
|
|
При застудненні броунівський рух частинок із поступового руху переходить в коливальний певних участків загальної структури. Зберігається також вібрація тих участків міцели, які залишаються незакріпленими. Рідка фаза повністю імобілізується, що і приводить систему до втрати рухомості. Втрата золем текучості і служить зовнішнім признаком моментом утворення студня.
Основні умови процесу застуднення:
1. Неоднорідність поверхні дисперсних частинок по відношенню її гідратованості.
Необхідно визначити співвідношення полярних і неполярних участків. При малої відносної кількості гідрофобних участків і сильної гідратації міцел застуднення стає повільнішим. Всі добавки, які підвищують гідратацію, перешкоджають утвореню студня. З пониженням гідратації застудненя поглешується. Усилення дегідратації може призвести до злипання частинок в крупні агрегати, в результаті чого виникає коагуляція (утворюється коагель).
2. Концентрація. Для застуднення необхідна достатньо велика концентрація (дуже розбавлені золі не застуднюються).
3. Форма частинок. Форма колоїдних частинок грає велику роль в процесі застуднення. Особливо добре желатинуються золи утворені анізодіаметричними частинками (паличко- або стрічкоподібними).
Завдання для виконання самостійної роботи.
1. При якій потузі зсуву тече структурована рідина по Шведову-Бінгаму?
2. Що називають повзучістю?
3. Яким рівнянням виражаються молекулярно-кінетичні властивсоті колоїдних систем?
4. Що таке коацервація?
5. Які основні умови процесу застуднення?
6. Як впливає концентрація на процес застуднення?
7. Що таке комплексна коацервація?