Агрегативная и седиментационная устойчивость коллоидных систем. Стабилизаторы, и их роль в придании коллоидной системе временной агрегативной устойчивости.

Седиментационная устойчивость- способность системы сохранять равномерное распределение частиц. Агрегативная устойчивость- способность системы сохранять размеры своих агрегатов или свою дисперсность. Агрегативная устойчивость рассматривается с 2-х точек зрения 1) термодинамической(а)термодинамически устойчивые- лиофильные б) термодинамически неустойчивые- лиофобные) 2)кинетической( лиофобные). Лиофобным системам придают кинетическую устойчивость путем введения стабилизатора. Лиофобные системы не устойчивы, тк они имеют избыток поверхностной энергии dF>0. dF^S=σdS. Если в системе нет стабилизатора, то система стремится уменьшить поверхностную энергию и будет происходить коагуляция(слипание частиц в дисперсной и ультрадисперсной системах с образованием более крупных агрегатов. 2 системы коагуляции: 1) коагуляция с фазовым контактом между частицами 2)коагуляционный контакт- поверхностное натяжение уменьшается и уменьшается свободная энергия.

Факторы устойчивости коллоидных систем.

Кинетическая устойчивость лиофобных дисперсных систем обеспечивается стабилизаторами( электролиты и ВМС). Факторы устойчивости: 1)термодинамический- обеспечивается при сохранении размера поверхности и поверхностного натяжения; снижается эффективность соударения между частицами и создаются потенциальные барьеры замедляющие или исключающие процесс коагуляции(слипания) 2)кинетический- снижает скорость коагуляции, связаны с гидродинамическими свойствами среды, связаны с замедлением сближения частиц, вытекание и разрушение прослоек среды. К термодинамическим фактору относятся: 1)электростатический фактор- уменьшение межфазного поверхностного натяжения при возникновении ДЭС на поверхности частиц в соответствии с уравнением Липмана( стабилизатор-электролит) 2)адсорбционно-сольватный- уменьшение межфазного поверхностного натяжения при взаимодействии частиц дисперсной фазы с дисперсионной средой благодаря адсорбции и сольватации 3)энтропийный- имеет две трактовки:-стремление частиц дисперсной фазы равномерно распределится по всему объему системы;- стабилизатор ВМС и неионогенный ПАВ.

К кинетическому фактору относятся: 1)структурно-механический фактор(стабилизатор ВМС)- действие фактора обусловлено тем, что на поверхности частиц образуются пленки ВМС, обладающих упругостью и механической прочностью, разрушение которых требует затраты энергии 2)гидродинамический- снижает скорость коагуляции из-за изменения вязкости среды и плотности дисперсионной фазы и дисперсионной среды 3)смешанный – характерен для реальных дисперсных систем совокупность термодин и кинетич факторов

Устойчивость и коагуляция лиофобных дисперсных систем по теории ДЛФО. Природа сил притяжения и отталкивания между частицами. Изменение этих сил с расстоянием. Потенциальные кривые, энергетический барьер, ближняя и дальняя агрегация.

В дисперсионной среде одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания. Силы притяжения имеют 1 природу, межмолекулярные Ван-дер-Вальсовы силы. Силы отталкивания зависят от природы стабилизатора. Теория ДЛФО- учитывает баланс сил притяжения и сил отталкивания. Рассматривает взаимодействие 2-х крупных частиц, для которых пренебрегаем тепловым движением, толщиной ДЭС. Общая энергия взаимодействия между 2-мя частицами: U=U_прит+U_отт/ силы притяжения действующие с дисперсной среде- дисперсионные силы притяжения, обусловлены квантовомеханическим эффектом. Особенностью дисперсионных сил является их дальнодействие обусловленное некоторыми причинами: 1)адитивностью 2)дисперсионные силы синхронны 3)характерен эффект электромагнитного запаздывания(электромагнитные волны>100нм не совпадают по фазе) Uпр(h)=-A/12πhⁿ n=1-3

F-const Гомакера, учитывает природу взаимодействия тел, выражается в 1 энергии А=f(n,h)

-для 2 пластин: Uприт(h)=А/12πh²; - для сферических частиц Uприт(h)=Аr/12h

 Силы отталкивания- учитывают электростатические факторы устойчивости                                  h

Происходит при перекрывании двух ДЭС. Ели расстояние между частицами  

велико, то φ падает до 0, если частицы перекрываются то φ не падает до 0 Uпр

Uотт Uотт(h)=Kφe^{-каппа h}  Uотт            1 преобладание силы притяжения

                                                            1         2 быстрая коагуляция

                                                                   2    3       3 медленная коагуляция

                                 h