2. Устойчивость дисперсных систем. Основы теории длфо.
Устойчивость лиофобных дисперсных систем –способность систем препятствовать протеканию процессов, ведущих к изменению их дисперсности, характера распределения частиц по размерам, а также в объеме дисперсионной среды.
1) Термодинамическая (агрегативная) неустойчивость - постепенном увеличении размеров дисперсных частиц или образования агрегатов из слипшихся частиц.
Избыточная поверхностная энергия As дисперсной системы описывается уравнением:
,
где K – коэффициент формы; σ – удельная поверхностная энергия; ρd – плотность вещества дисперсной фазы, md – масса дисперсной фазы.
Уравнение показывает, что возможны:
Укрупнение дисперсных частиц σ = const - коалесценция (слияние) - характерна для систем с жидкими или газообразными частицами.
Уменьшение поверхностного натяжения, d = const – коагуляция - образование агрегатов из многих дисперсных частиц, разделенных тонкими прослойками дисперсионной среды (характерна для систем с твердыми частицами).
2) Седиментационная неустойчивость. Из-за различия плотностей веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды (ρ0), что приводит к постепенному оседанию более крупных частиц (если ρd > ρ0) или их всплыванию (если ρd < ρ0).
3) Фазовая неустойчивость - изменение структуры частиц при сохранении их размеров (в коллоидных растворах металлов, оксидов и гидроксидов дисперсные частицы обычно аморфны, со временем внутри частиц может происходить энергетически выгодный процесс кристаллизации).
4) Поверхностная неустойчивость (причины различны). Например, ПАВ с большой молекулярной массой (белки) медленно диффундируют из объема дисперсионной среды на поверхность частиц и со временем образуют адсорбционный слой. Другой возможный механизм – растворение вещества дисперсных частиц в дисперсионной среде
Неравновесность вызывает изменения дисперсных систем, характеристики дисперсных систем могут существенно изменяться во времени.
Теория устойчивости гидрофобных золей Дерягина, Ландау, Фервея и Овербека (теория ДЛФО).
1) Если преобладает сила притяжения - дисперсные частицы сближаются, между ними возникает контакт, они объединяются в более крупный агрегат (коллоидный «димер»). Таким образом, в этом случае элементарный акт процесса коагуляции может состояться.
2) Если преобладает электростатическое отталкивание, то частицы могут не вступать в непосредственное соприкосновение, и коагуляция золя не происходит.
Основной фактор термодинамической устойчивости дисперсной системы в теории ДЛФО - электростатическое отталкивание дисперсных частиц.
3. Приведите на одном рисунке изотермы поверхностного натяжения пив и пав а)немицеллообразующего , б) мицеллообразующего, в) ионогенного немицеллообразующего.
ПИВ - поверхностно-инактивные вещества, ПАВ – поверхностно-активные вещества, ККМ – критическая концентрация мицеллообразования.
4. Замечено, что сливочное масло взбивается легче из постоявшей сметаны, чем из свежей. Дайте объяснение этому явлению с коллоидно-химической точки зрения, учитывая также и некоторое прокисание сметаны при стоянии.
Сливочное масло — пищевой продукт, получаемый из сливок. Представляет собой эмульсию, в которой капельки воды являются дисперсной фазой, а жир - дисперсионной средой (в отличие от сливок, где жир является дисперсной фазой, а вода - дисперсионной средой).
У постоявшей сметаны уменьшается агрегативная устойчивость и частички жира легче и быстрее слипаются, следовательно, когда взбивают сметану, ускоряют процесс слипания частиц. Прокисание сметаны также приводит к уменьшению агрегативной устойчивости.