РОЗДІЛ 7. Агрегативна стійкість дисперсних систем.

 

Під агрегативною стійкістю колоїдної системи розуміють її здатність зберігати незмінною свою дисперсність в цілому об’ємі. Всі дисперсні системи володіють надлишковою поверхневою енергією, якої вони прагнуть позбутися, внаслідок цього може відбуватися втрата системою агрегативної стійкості і руйнування дисперсної системи.

Таке руйнування може відбуватися за одним із двох шляхів:

- перенесення речовини від дрібних частинок з великим хімічним потенціалом до більш крупних, що мають менший хімічний потенціал (ізотермічна перегонка).

- укрупнення частинок дисперсної фази за рахунок їх злипання (коагуляція) або злиття (коалесценція).

Зменшення поверхневої енергії в процесах ізотермічної перегонки і коалесценції набагато більші ніж при коагуляції при однаковій вихідній дисперсності системи.

Ізотермічна перегонка може відбуватися при любому агрегатному стані дисперсійного середовища, в тому числі і твердому, в якому вона є єдиним можливим механізмом руйнування дисперсної системи. Процеси коагуляції і коалесценції властиві системам з легко рухомим дисперсійним середовищем.

За здатністю дисперсної фази до взаємодії з рідким дисперсійним середовищем дисперсні системи поділяються на ліофільні та ліофобні.

В ліофільних системах частинки дисперсної фази сильно сольватовані, енергія їх взаємодії з молекулами дисперсійного середовища значна, внаслідок чого вони є термодинамічно (агрегативно) стійкими.

В ліофобних системах частинки дисперсної фази слабо взаємодіють з молекулами дисперсійного середовища, внаслідок чого ці системи термодинамічно (агрегативно) нестійкі.

 

Фактори агрегативної стійкості ліофобних дисперсних систем.

 

Ліофобні дисперсні системи внаслідок надлишку вільної поверхневої енергії є агрегативно нестійкими, але за певних умов можуть зберігати свою агрегатну стійкість протягом тривалого часу.

Фактори стійкості дисперсних систем визначаються природою частинок дисперсної фази і шарів, що їх оточують та поділяються на кінетичні і термодинамічні.

Термодинамічні фактори зменшують ймовірність ефективних зіткнень, між частинками, створюючи потенціальні бар’єри, які сповільнюють або взагалі унеможливлюють агрегацію. До термодинамічних факторів відносяться:

1)Е лектростатичний фактор полягає у виникненні сил електростатичного відштовхування між частинками, на поверхні яких утворився подвійний електричний шар.

2) Абсорбційно - сольватний фактор полягає в утворенні навколо частинки сольватних шарів утворених молекулами дисперсійного середовища, або шару адсорбованих молекул. При наближенні частинок сольватні (адсорбційні) шари запобігають їх злипанню.

3) Ентропійний фактор є доповненням до перших двох факторів і полягає в прагненні дисперсної фази рівномірно розподілитися в об’ємі системи.

Кінетичні фактори сповільнюють швидкість руху частинок і швидкість руйнування прошарків середовища між частинками.

До кінетичних факторів відносяться:

1) структурно - механічний фактор полягає в тому, що на поверхні частинок знаходяться сольватні плівки, на руйнування яких потрібний час.

2) гідродинамічний фактор пов’язаний із швидкістю зближення частинок та швидкістю витікання прошарків середовища між ними. Сповільнення руйнування таких систем може досягатися завдяки збільшенню густини і в’язкості дисперсійного середовища.

На практиці агрегативно стійкість дисперсних систем забезпечується як правило декількома факторами одночасно. Особливо стійкими є системи стійкість яких забезпечується термодинамічними і кінетичними факторами одночасно.