химический каталог




Курс коллоидной химии

Автор С.С.Воюцкий

ссматриваемой точке. Поэтому, если потенциал на внутренних поверхностях пластин сохраняет такое же значение, чта и на внешних поверхностях, р\ = Поможет возникнуть мысль, что выражение р\ = ро необходимо дополнить двумя членами, учитывающими влияние так называемых электрострикционных членов, дополняющих Максвелловские выражения для напряжений электрического поля, и влияние аналогичных электрострикционных членов, меняющих распределение гидростатического давления, в частности давление на пластинки. Однако, как известно из теории электричества, оба эффекта имеют противоположные знаки, поэтому компенсируют друг друга

Важно, однако, заметить, что при учете электрострикционных членов избыточное гидростатическое давление в медианной плоскости (х = 0) между пластинками, где И = 0. не равно П8 согласно формуле (IX, 31). Следовательно, использованный Ленгмюром и вслед за ним другими авторами способ определения Пэ дает совпадающий с (IX, 31) результат только при пренебрежении элек-трострикционными членами

Полагая, что # = —ду/дх и используя формулы (IX, 29) и (IX, 30) при значениях / = 0 и х — х0, найдем

#0=х2Фо (IX, 32)

и

2 2 Е*-** _ е-кх*

Е™* + Е

Наконец, подставляя значения Я0 и Нг в уравнение (IX, 31), получим:

Д'-?*Ч».+.-"•)» (1Х,34)

Возникающая при перекрытии ионных слоев сила отталкивания (электростатическая компонента расклинивающего давления), пропорциональная квадрату потенциала ф0 поверхностей пластинок, быстро убывает, когда расстояние между пластинками становится существенно больше, чем эффективная толщина двойных ионных слоев.

Расчет давления Па сильно усложняется, когда потенциал фо, возрастай, нарушает условие малости безразмерного потенциала:

°—(гх-35>

где Г—валентность иона; Е — заряд электрона.

При этом оказывается, что с ростом Q электростатическая слагающая расклинивающего давления, возрастая, стремится к конечному пределу. Это на первый изгляд мало понятное явление объясняется тем, что вблизи заряженной поверхности с ростом ее потенциала фо, согласно теореме Больцмана, под влиянием притяжения противоположных зарядов быстро растет пропорционально экспоненте ей концентрация противоионов В результате действие заряженной поверхности экранируется и потенциал ф с удалением от нее быстро принимает умеренные значения, не увеличивающиеся с дальнейшим возрастанием фо

n.-i.(.

Сравнительно легко найти, как меняется давление ГЦ в жидкой прослойке, в которой происходит резкое падение потенциала с уменьшением ее толщины 2#o, но значение Я во всех ее точках остается достаточно высоким*

—Y Л- (IX, 36)

ZE J *q

При малых значениях безразмерного потенциала Q = ze^,/{kT), получающихся для больших значений их0, давление И9 убывает пропорционально экспоненте e~2v,Xa.

Складывая компоненту расклинивающего давления П м» зависящую от молекулярных сил (имеющую отрицательный знак), со слагающей, зависящей от перекрытия ионных слоев Пэ (имеющей положительный знак), получают общее расклинивающее давление между пластинками с лиофобными поверхностями, у которых отсутствует сильное взаимодействие с дисперсионной средой. Если пластинки имеют лиофильную поверхность, то вследствие сильного взаимодействия с жидкостью может возникнуть третья, структурная слагающая расклинивающего давления слоев жидкости, структура которых изменена под влиянием лиофильной поверхности. Эта слагающая расклинивающего давления еще недостаточно количественно изучена, и мы ее здесь не рассматриваем. „ . г

До сих пор мы рассматривали взаимодействие одинаковых поверхностей. Значительно более сложная картина наблюдается, когда жидкая прослойка разделяет поверхности двух различных тел При этом даже если электрический потенциал поверхностей одинаков по знаку, отталкивание на достаточно близких расстояниях переходит в притяжение тем раньше, чем больше различаются потенциалы Когда толщина прослойки станет много меньше толщины двойного электрического слоя сила притяжения (—Пэ) составит:

(IX, 37)

где ф2 и В случае разноименно заряженных поверхностей притяжение будет наблюдаться при любых (но не слишком больших) расстояниях между поверхностями.

Отрицательная молекулярная слагающая расклинивающего давления (равная ван-дер-ваальсовой силе притяжения) для разнородных поверхностей может стать положительной. Таким образом, обе слагающие расклинивающего давления могут иметь как разные, так и одинаковые знаки. Последний случай часто наблюдается для смачивающих жидкостей, для которых молекулярная слагающая положительна так же, как и электростатическая слагающая.

Возвращаясь к рассмотрению тонкого слоя жидкости толщиной 2*о, расположенного между двумя одинаковыми пластинками, изобразим графически зависимость от половинной толщины слоя хп энергии взаимодействия UM -f- ?/э, вычисленной исходя из строгой теории при условии постоянства потенциала фо = 100 мВ (рис. IX, 5). Показанные кривые относятся к различным значениям концентрации раствора электролита. При малой концентрации электролита (кривая /) почти при всех значениях толщины слоя превышает отталкивание и только при малых значениях толщины наблюдается результирующее притяжение, которое достигает максимума при некоторой малой толщине. При средней концентрации электролита (кривая 2) потенциальный барьер сдвигается влево, становится круче, уже и выше, при этом при очень большой толщине прослойки наблюдается неглубокая потенциальная яма. При достаточно высокоД концентрации электролита (кривая 3) область значений толщины, при которых наблюдается отталкивание, еще больше сдвигается влево и сужается, а правая потенциальная яма углубляется. Наконец, при еще большей концентрации (кривая 4) барьер исчезает и обе потенциальные ямы сливаются.

До сих пор речь шла о взаимодействии пластинок. Подобные случаи реализуются в коллоидных системах, частицы которых имеют плоскую форму, а также в некоторых глинистых минералах при их внутрикристаллическом набухании. Так, было обнаружено, что в кристалле монтмориллонита, насыщенного ионами лития или натрия, помещенном в слабый раствор хлорида натрия, в несколько раз меняется расстояние между слоями, составляющими его слоистую решетку, и соответственно увеличиваются размеры кристалла. Толщины прослоек раствора NaCl, внедряющихся между сетчатыми плоскостями кристалла, могут доходить до 300 А. Таким образом, совершенно очевидна роль расклинивающего давления прослоек в процессе набухания кристалликов монтмориллонита.

В соответствии с теорией набухание тем больше, чем меньше ^концентрация раствора электролита, и процесс прекращается, когда концентрация одновалентного симметричного электролита достигает некоторого предела — порядка 0,1 М. Однако более распространены в природе и технике коллоидные системы, частицы которых имеют более или менее округлую форму. Взаимодействие (например, сила отталкивания F) двух сферических частиц радиусом г на близком расстоянии h0 может быть вычислено приближенно по формуле:

оо

F = nr^Tldh (IX, 38)

где П — расклинивающее давлени

страница 95
< 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
пройти курс 1с управление торговлей москва
Установка блокираторов Defen.Time
скороварки fissler
столы садовая мебель

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
(04.12.2016)