химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

ему в области коллоидной химии, приходится иметь дело сравнительно редко.

Гораздо большее значение для коллоидных систем имеет коагуляция, ведущая к образованию агрегатов.

Коллоидные системы обладают весьма различной агрегативной устойчивостью. Некоторые системы живут лишь секунды после их

* Глава написана совместно с Б В. Дерягиным.

9*

259

образования, но есть много коллоидных систем, существующих весьма длительное время. Известно, например, что типичные гидрофобные золи иодида серебра и сульфида мышьяка, из которых удалены чужеродные электролиты, очень устойчивы и могут храниться годами. Объяснить длительное существование принципиально неустойчивых коллоидных систем только малой концентрацией золя и, следовательно, редкостью столкновения частиц, очевидно, нельзя, так как в хорошо очищенных золях концентрация дисперсной фазы может быть доведена до 10% и более.

Агрегативная устойчивость дисперсных систем в очень сильной степени зависит от состава дисперсионной среды и может быть резко изменена введением в нее даже очень малых количеств чужеродных электролитов. По влиянию добавок электролитов на устойчивость коллоидные системы можно разделить на два класса: лиофобные и лиофильные системы. В лиофобных системах при добавлении электролитов "резко увеличивается скорость коагуляции. После перехода через некоторый предел — критическую концентрацию — скорость коагуляции достигает предельного значения, характеризующего так называемую быструю коагуляцию. Лиофильные коллоидные системы коагулируют, если концентрация прибавляемого электролита весьма велика — порядка молей на литр.

Критические концентрации электролитов для лиофобных систем (в противоположность лиофильным) резко уменьшаются с ростом заряда противоионов — ионов, заряженных разноименно с зарядом коллоидных частиц.

Эти особенности агрегативной неустойчивости лиофобных систем, например золей металлов, заставили (Гарди, 1901 г.) предположить, что устойчивость лиофобных золей обусловлена электрическим зарядом их частиц, обнаруживающимся в явлениях электрофореза. После того как эта догадка подтвердилась, стало ясно, что механизм устойчивости и природа лиофобных дисперсных систем иные, чем лиофильных.

Наиболее основательно и успешно изучены, особенно в теоретическом отношении, лиофобные системы, на устойчивости и коагуляции которых мы в первую очередь и остановимся.

В свое время были сделаны попытки трактовать агрегативную устойчивость лиофобных коллоидных систем с позиций термодинамики. Ряд авторов (например, Марх), учитывая, с одной стороны, положительную свободную энергию поверхности раздела и, с другой стороны, понижение свободной энергии в результате образования на частицах двойного электрического слоя, а также энтропию системы пытались определить условия, при которых фактор, способствующий коагуляции, уравновешивается противодействующим фактором, и поэтому коллоидная система является агрегатив-но устойчивой. Однако все~эти попытки, за исключением специальных случаев (см. гл. VIII), кончились неудачей, так как эти авторы не учитывали, что при слипании частиц поверхность раздела частица — дисперсионная среда существенно не меняется (см, гл. IJ и изменение энергии необходимо подсчитывать, исходя из действия сил притяжения между частицами. Эти силы вместе с силами отталкивания определяют агрегативное состояние системы.

В связи с этим агрегативная устойчивость системы обычно означает медленность процесса коагуляции, т. е. носит кинетический, а не термодинамический характер. Даже полное агрегативное равновесие, когда процессы агрегации и распада агрегатов взаимно уравновешиваются, еще не означает термодинамического равновесия всей системы в целом.

1. КИНЕТИКА КОАГУЛЯЦИИ

Прежде чем перейти к обсуждению причин устойчивости и коагуляции лиозолей, рассмотрим теорию кинетики коагуляции, которая, кстати говоря, была разработана гораздо раньше теории устойчивости коллоидных систем.

Различают быструю и медленную коагуляцию. Под быстрой коагуляцией подразумевают такую коагуляцию, при которой все сближения частиц, находящихся в броуновском движении, кончаются их слипанием. При медленной коагуляции вследствие того, что на поверхности коллоидных частиц частично сохранился двойной электрический слой^со^ль^атная оболочка и т. д., слипание ча-ст!!цПп^1^6^тг~*лишь" в результате особо удачных сближений. Таким образом, оба термина являются вполне условными.

Теория кинетики быстрой коагуляции создана польским ученым Смолуховским. Основные положения, из которых исходил Смолуховский, сводятся к тому, что между частицами золя действуют силы притяжения и отталкивания; последние ослабевают при введении электролита и при концентрации электролита, вызывающей быструю коагуляцию, исчезают вовсе. Дальнейшее прибавление электролита не может ускорить коагуляцию. Частицы такого астабилизованного золя при сближении в процессе броуновского движения на достаточно близкое расстояние слипаются под давлением сил молекулярного притяжения, образуя агрегат, который совершает в дальнейшем броуновское движение как одно целое. Природу сил, действующих между частицами, Смолуховский не рассматривал.

Для экспериментального изучения кинетики коагуляции необходимо было определить изменение концентрации частиц в золе по мере коагуляции. Эта можно было бы осуществить путем счета частиц с помощью ультрамикроскопа. Однако определение численной концентрации таким методом весьма длительно, а коагуляция протекает обычно очень быстро, так что к концу счета концентрация частиц в золе оказалась бы совсем иной, чем в его начале. Выход был найден в том, что в золь, в который был уже введен электролит и который таким образом находился в состоянии коагуляции, в определенный момент вводился стабилизатор, «обрывающий» коагуляцию. В таком стабилизованном золе численная концентрация частиц уже не меняется и его можно исследовать с помощью ультрамикроскопа. В качестве стабилизатора для «обрыва» коагуляции обычно применялся желатин. В настоящее время метод, основанный на счете частиц в неподвижном объеме, не применяется.

i/Сювременный метод изучения процесса коагуляции основан на

счете частиц в потоке. Поточный ультрамикроскоп, разработанный

впервые Б. В. Дерягиным и Г. Я. Власенко, описан в гл. II. Этим

прибором можно определять численную концентрацию, не прерывая процесса коагуляции, во много раз быстрее, чем по старому

способу. Одновременно новый способ устраняет многие источники»

ошибок, присущие старому методу измерения численной концентрации золя. Недавно этот метод был усовершенствовав

Мак Файденом и А. Смитом.

Смолуховский при создании своей теории принимал, что скорость быстрой коагуляции, т. е. изменение численной концентрации частиц в единицу времени,, зависит от численной концентрации золя v, от интенсивности броуновского» Рис. IX, L Схема, поясняю- Движения, характеризующейся коэффи-шая сферу действия частиц циентом броуновской диффузии частиц при быстрой коагуляции. D, и от критического расстояния р, н

страница 90
< 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
стол раскладной в москве
наклейки фирмы panorama на холодильник
посуда для индукционной плиты купить в челябинске
25-40 mst 25-40-1,6

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
(22.07.2017)