Стабилизация и коагуляция дисперсных систем

Устойчивостьдисперсных систем означает их способность сохранять неизменными во времени свой состав и основные свойства (дисперсность, равномерное распределение частиц дисперсной фазы в объеме дисперсионной среды и характер взаимодействия между частицами). Устойчивость – одна из важнейших характеристик дисперсных систем с жидкой и газовой дисперсионной средой.

Различают два вида устойчивости.

Седиментационная (или кинетическая) устойчивость – это способность системы противостоять оседанию частиц, т.е. действию силе гравитации. Противодействие этой силе зависит от размеров частиц. Чем выше дисперсность, тем выше способность системы противодействовать силе тяжести в результате протекающего процесса диффузии частиц, поэтому средне- и особенно грубодисперсные системы являются седиментационно-неустойчивыми, а высокодисперсные системы – седиментационно-устойчивыми.

Агрегативная устойчивость – способность системы противостоять слипанию (агрегации) частиц. В результате происходит укрупнение частиц, структура дисперсной фазы претерпевает изменение, а образующиеся агрегаты приобретают способность оседать или всплывать.

Агрегация и слипание твердых частиц есть коагуляция; слияние жидких частиц дисперсной фазы – коалесценция. Эти процессы в дисперсных системах происходят самопроизвольно, т.к. в результате уменьшается удельная поверхность и снижается поверхностная энергии Гиббса. При потере системой агрегативной устойчивости изменяются ее физико-химические свойства: наблюдается помутненние, снижается осмотическое давление, изменяется характер вязкости и электропроводности.

Коагуляция может происходит вследствие старения системы, изменения температуры, механического действия, действия электромагнитного поля, света и др. факторов. Однако наибольшее значение имеет коагуляция под действием электролитов, которые добавляют к золям. Основные закономерности коагуляции электролитами называются правилами коагуляции:

1) Коагуляцию вызывают любые электролиты, однако с заметной скоростью она начинается при достижении определенной концентрации электролита. Минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция называется порогом коагуляции:

, ммоль/л,

где С _эл – молярная концентрация электролита; V _эл, V _з – объем электролита и золя соответственно.

2) Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а лишь тот ион, заряд которого противоположен заряду коллоидной частицы мицеллы лиофобного золя. Этот ион называется ионом-коагулянтом.

3) Коагулирующая способность иона-коагулянта тем больше, чем больше заряд иона. Эта зависимость называется правилом Шульце – Гарди. Количественное соотношение коагулирующей способности для одно-, двух- и трехзарядного иона-коагулянта следующее:

,

где – порог коагуляции для одно-, двух- и трехзарядного иона-коагулянта соответственно.

4) Коагулирующая способность иона при одинаковом заряде тем больше, чем больше его кристаллический радиус. Поэтому коагулирующая способность органических ионов больше по сравнению с неорганическими ионами.

6. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ (РЕОЛОГИЧЕСКИЕ)