химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

нию, то его поверхность увеличится и вследствие этого концентрация поверхностно-активного вещества на межфазной границе уменьшится. Уменьшение поверхностной концентрации обусловит повышение поверхностного натяжения в растянутом участке, вследствие чего участок стремится сжаться в большей степени, чем все соседние нерастянутые участки. Обратное явление наблюдается при деформации, вызывающей сжатие пленки.

Совершенно очевидно, что «упругостью» в том смысле, в каком понимал ее Гиббс, могут обладать только пленки, полученные из растворов поверхностно-активных веществ. Пленки из индивидуальных жидкостей, обладающих постоянным поверхностным натяжением, не изменяющимся при их растяжении или сжатии, лишены подобной упругости, и поэтому получить из таких жидкостей устойчивые пены невозможно. Существенно также, что наиболее устойчивые пены обычно получаются из растворов поверхностно-активных веществ, обладающих не минимальным поверхностным натяжением, а способных наиболее резко изменять поверхностное натяжение с концентрацией.

При объяснении устойчивости реальной пены с точки зрения Гиббса следует иметь в виду особое строение этой системы. Именно благодаря своеобразной структуре пены эффект Гиббса вызывает значительные затруднения в стекании жидкости в пленках пены, что очень сильно сказывается на устойчивости всей системы. Каркас пены, как было показано, состоит из приблизительно плоских жидких пленок, являющихся стенками отдельных ячеек. Там, где сходятся три пленки, образуются ребра пузырька, в которых жидкость имеет сильно вогнутую поверхность. По законам капиллярности в этих местах жидкость имеет пониженное давление, что вызывает отсасывание ее из плоских частей каркаса пены в вогнутые. В результате этого в пленках пены возникает течение жидкости к ребрам. Это течение способствует самопроизвольному утоньшению пленок пены. Однако такое течение жидкости может происходить лишь внутри пленки, на поверхности оно невозможно из-за эффекта Гиббса. В самом деле, при течении жидкости от центральной части пленки к ребрам должно было бы увеличиться поверхностное натяжение в центральных частях пленки и в результате этого на поверхности ее тотчас возник бы противоток жидкости, направленный от ребер к центру, из-за чего течение прекратилось бы. Таким образом, отекание жидкости происходит так, как если бы поверхность пленки была неподвижной, т. е. жидкость как бы протекает по плоскому капилляру. Очевидно, стекание по такому капилляру происходит тем медленнее, чем тоньше пленка.

Рассмотренные выше представления не могут все же полностью объяснить устойчивость пены. Во-первых, с этой точки зрения трудно понять зависимость устойчивости пены от природы и концентрации пенообразователя. При наличии в жидкости достаточно активного пенообразователя режим стекания жидкости в пленках, казалось бы, не должен зависеть от этих обоих факторов. Однако опыт показывает, что это не так. Во-вторых, согласно этой точки зрения упругость пленки должна возрастать по мере ее утоньше-ния в результате отсасывания жидкости к ребрам пены. Это обусловлено тем, что запас поверхностно-активного вещества, содержащегося в тонких пленках, меньше, а следовательно, и уменьшение их поверхностной концентрации при растяжении будет больше. Однако, если с уменьшением толщины пленки упругость ее возрастает, то непоятно, почему же пленка рвется.

Рассмотренный фактор устойчивости является, по-видимому, определяющим для малоустойчивых пен, стабилизованных сравнительно низкомолекулярными пенообразователями.

Устойчивость высокоустойчивых пен объясняется существованием в пленках высоковязкого или механически прочного адсорбционного слоя из молекул пенообразователя. Такое объяснение было предложено впервые еще в прошлом столетии Плато, а затем особенно широко было развито в работах П. А. Ребиндера и его школы. П. А. Ребиндер считает, что на поверхности растворов мыл или мылоподобных веществ образуются высоковязкие адсорбционные слои с гелеобразным строением, диффузно распространяю-, щиеся в глубь раствора. Эти слои, с одной стороны, замедляют стекание жидкости в пленке, с другой — придают пленке пены высокую структурную вязкость и механическую прочность. Однако исследования А. А. Трапезникова, Лоуренса и других исследователей показали, что стойкие пены могут получаться и тогда, когда не обнаруживается заметная поверхностная вязкость или структурно-механические свойства на границе раствор — воздух.

К. В. Зотовой и А. А. Трапезниковым обнаружен интересный факт, позволяющий в некоторых случаях по-новому объяснить устойчивость пленок пены. Эти авторы установили, что поверхностно-активные коллоидные компоненты могут переходить в пленку в большем количестве, чем в адсорбционный слой на поверхности исходного раствора. Это обусловлено особыми условиями образования пленки, способствующими непрерывному обновлению поверхности и обмену поверхностно-активными компонентами. В результате перехода в пленку непрочных коллоидных агрегатов, возникших по тем или иным причинам в растворе, в глубине пленки между адсорбционными слоями может образоваться тиксотропная структура, сильно повышающая вязкость этой части пленки. Сами же адсорбционные слои остаются при этом маловязкими. Понятно, что благодаря такой структуре сильно замедляется процесс стекания и повышается устойчивость пен. С таким объяснением устойчивости пены хорошо согласуется исключительная длительность существования пен, стабилизованных высокомолекулярными соединениями. В этом случае образование высоковязкой тиксотропной структуры в глуби не. пленки пены почти не вызывает сомнений.

Перейдем теперь к объяснению стабильности высокоустойчивых пен с помощью термодинамического фактора устойчивости.

Б. В. Дерягин, первый показавший значение этого фактора, объясняет возможность существования пен, исходя из разработанных им представлений о расклинивающем давлении. Причиной расклинивающего давления в пленках пены, стабилизованной ионогенными веществами, является отталкивание двойных электрических слоев, образованных ионами пенообразователя в растворе около обеих поверхностей пленки. Наличие такого отталкивания доказано Б. В. Дерягиным и А. С. Титиевской при исследовании сжатия двухсторонних пленок, образованных в месте соприкосно1 вения двух пузырьков пены, с помощью очень тонкой методики и специально сконструированного прибора.

Эти исследования показали, что пленки, полученные из водных растворов олеата натрия, при утоньшении в результате наложения давления достигали некоторой постоянной толщины, которая дальше уже не изменялась. Равновесная толщина таких пленок составляла сотни ангстрем при малом содержании в пенообразую-щей жидкости электролитов. Наоборот, в достаточно концентрированных растворах электролитов равновесная толщина пленок была значительно меньше по сравнению с теоретически вычисленной. Последнее обстоятельство явилось прекрасным доказательством электростатической природы расклинивающего давления в этом случае. При сравнительно высоких концентрациях электролита (порядка

страница 141
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

Скачать книгу "Курс коллоидной химии" (4.52Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
трезвый водитель недорого
ремонт автостекол на kia
как скрыть цифры на номере
привод воздушной заслонки gdb

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(20.02.2017)