Билет 12 Основы теории устойчивости и коагуляции длфо. Потенциальные кривые взаимодействия частиц. Расклинивающее давление. Электростатическая и молекулярная составляющие

Теория рассматривает процесс коагуляции как результат совместного действия ван-дер-ваальсовых сил притяжения и электростатических сил отталкивания между частицами. В зависимости от баланса этих сил в тонкой прослойке жидкости между сближающимися телами возникает либо положительное расклинивающее давление, препятствующее их соединению, либо отрицательное, приводящее к утончению прослойки и образованию контакта между частицами.

Различают три наиболее характерных вида потенциальных кривых, отвечающих определенным состояниям агрегативной устойчивости дисперсных систем. Кривая 1 соответствует такому состоянию дисперсной системы, при котором на любом расстоянии между частицами энергия притяжения преобладает над энергией отталкивания.

Энергия отталкивания от расстояния U(h)

Кривая 2 указывает на наличие достаточно высокого потенциального барьера и вторичного минимума. В системе, находящейся в таком состоянии, происходит быстрая флокуляция частиц (перед вторичным минимумом отсутствует потенциальный барьер) на расстояниях, соответствующих вторичному минимуму.

Кривая 3 отвечает состоянию системы с высоким потенциальным барьером при отсутствии вторичного минимума или при его глубине, меньшей тепловой энергии (k_бT). Вероятность образования агрегатов частиц в таких условиях очень мала, и дисперсные системы обладают большой агрегативной устойчивостью.

Расклинивающее давление () – избыточное давление, которое возникает в межфазной прослойке жидкости при достаточном ее утоньшении (уменьшении):

, (5.17)

где р – давление в межфазной прослойке; – гидростатическое давление в окружающей среде; h – толщина межфазной прослойки жидкости.

Молекулярная составляющая расклинивающего давления () – обусловлена силами Ван-дер-Ваальса (силами притяжения, действующими между ядрами мицелл).

Электростатическая составляющая расклинивающего давления () – возникает при перекрывании ДЭС мицелл, обусловлена электростатическими силами отталкивания.

Адсорбция на границе жидкость-газ. Поверхностное натяжение растворов. Пав и пиав. Мера поверхностной и адсорбционной активности. Правило Дюкло-Траубе.

Особенность границы раздела жидкой и газообразной фаз

• на границе раздела фаз нет активных центров, поверхность жидкости гладкая;

• силы взаимодействия со стороны жидкой и газообразной фаз не одинаковы, поэтому силовым полем со стороны газообразной фазы можно пренебречь;

• молекулы адсорбата свободно перемещаются по поверхности адсорбента (жидкости).

В результате адсорбции на поверхности жидкости оказывается то вещество, которое в большей степени будет снижать поверхностное натяжение жидкости.

Адсорбция вещества на поверхности жидкости связана с величиной поверхностного натяжения фундаментальным уравнением Гиббса.

Изотермы поверхностного натяжения: 1, 2 – ПИВ; 3 – ПАВ; 4 – мицеллообразующие ПАВ

Если с увеличением концентрации вещества поверхностное натяжение на границе раздела фаз понижается, то такое вещество называют поверхностно-активным. Для таких веществ

Вещества, повышающие поверхностное натяжение на границе раздела фаз с увеличением концентрации, называют поверхностно-инактивными. Для них

Правило Дюкло – Траубе: при увеличении углеводородного радикала на группу –СН₂–, поверхностная активность увеличивается в 3–3,5 раза