Эмульсийн нэгтгэх тогтвортой байдал– Энэ нь цаг хугацааны явцад тархсан фазын дуслын хэмжээг тогтмол байлгах, өөрөөр хэлбэл нэгдэхийг эсэргүүцэх чадвар юм. Тогтвортой байдлын хэд хэдэн хүчин зүйл байдаг.
ЦАХИЛГААН ТОГТВОРТОЙ БАЙДЛЫН ХҮЧИН ЗҮЙЛ
Эмульсийн дуслын эргэн тойронд EDL үүсдэг бөгөөд үүний үр дүнд бөөмсийг молекулын таталцлын хүч цахилгаан статик түлхэлтийн хүчнээс давамгайлах зайд ойртохоос сэргийлдэг энергийн хаалт үүсдэг. Энэхүү тогтвортой байдлын хүчин зүйл нь коллоид гадаргуу болон полиэлектролитоор тогтворжсон эмульсийн хувьд маш чухал юм.
АДСОРБЦИ-СОЛВАТЫН ТОГТВОРТОЙ БАЙДЛЫН ХҮЧИН ЗҮЙЛ
Эмульгатор нь дуслын гадаргуу дээр шингэж, дуслын хил дээрх гадаргуугийн хурцадмал байдлыг бууруулдаг. – хүрээлэн буй орчин" болон системийг илүү тогтвортой болгох. Харин коллоид гадаргуугийн идэвхт бодис ба IUD-ийг эмульгатор болгон ашигладаг бол шингээх – бүтэцтэй шийдлийн бүрхүүл.
БҮТЭЦ- МЕХАНИКИЙН ХҮЧИН ЗҮЙЛ
ТОГТВОРТОЙ БАЙДАЛ
Дуслын гадаргуу дээр эмульгатор молекулуудын давхарга үүсдэг бөгөөд энэ нь зуурамтгай чанар, уян хатан чанарыг нэмэгдүүлж, дусал нийлэхээс сэргийлдэг. Хэрэв эмульгатор нь IUD болон ионик бус гадаргуутай бодис байвал энэ хүчин зүйл гол үүрэг гүйцэтгэдэг.
ЭМУЛЬСАГЧИЙН ТӨРӨЛ
ОРГАНИК БУС ЭЛЕКТРОЛИТ
Органик бус электролит нь хамгийн бага үр дүнтэй эмульгатор юм. Тиймээс "ус" хольцонд калийн тиоцианат KNCS нэмэх үед – "тос" -ийг бага хэмжээний концентрацид оруулснаар та түр зуурын шингэрүүлсэн эмульсийг авч болно. Түүний харьцангуй тогтвортой байдлыг SGN-ийн сонгомол шингээлтийн улмаас үүссэн гадаргуугийн гадаргуугийн усны тал дээр DZ үүссэнээр тайлбарлаж болно. Эдгээр ионууд нь гадаргуугийн гадаргуу дээр бага хэмжээний сөрөг потенциал үүсгэдэг бөгөөд гадаргуугийн цэнэгийн нягтрал бага байдаг. Тиймээс дуслуудын хоорондох түлхэх хүч ч бага байдаг. Энэ төрлийн тогтворжуулалт нь хүссэн концентрацитай эмульс гаргахад хэтэрхий сул бөгөөд савны ашиглалтын хугацаа хангалттай байдаг.
КОЛЛОИД ГАЗАР ИДЭВХТЭЙ
БОДИС
Коллоид гадаргууг санацгаая – идэвхтэй бодисууд – нүүрсустөрөгчийн радикалд дор хаяж 8 агуулсан дифилийн молекулууд – 10 нүүрстөрөгчийн атом. Туйлын бүлгийн гидрофиль шинж чанар ба липофилик ("липос") хоорондын хамаарал – өөх) туйл биш бүлгийн (нүүрсустөрөгчийн радикал) шинж чанарыг тодорхойлно гидрофиль– липофилийн тэнцвэр– HLB тоо,Ионы коллоид гадаргуугийн идэвхт бодисоор эмульсийг тогтворжуулах нь дуслын гадаргуу дээрх гадаргуугийн идэвхтэй бодисын молекулуудын шингээлт, тодорхой чиглэлтэй холбоотой байдаг. -ын дагуу Ребиндерийн туйлшралыг тэгшитгэх дүрэмГадаргуугийн идэвхт бодисын туйлын бүлгүүд нь туйлын фаз ба туйл биш радикалуудтай тулгардаг – туйлшралгүй үе шат руу. Гадаргуугийн идэвхит бодис нь дуслыг нөгөөтэй нийлэхээс хамгаалахын тулд хамгаалалтын бүрхүүл үүсгэх ёстой гаднадусал. Тиймээс энэ нь дуслыг бүрдүүлдэг шингэнээс илүү дисперсийн орчин болох шингэнд илүү сайн (гэхдээ бүрэн биш! 14) уусах ёстой. Гадаргуугийн идэвхтэй бодисын уусах чадвар нь тодорхойлогддог
HLB тоо. Энэ нь том байх тусам тэнцвэр нь ус руу шилждэг – филик шинж чанартай байх тусам бодис нь усанд уусдаг.
8-аас 13 хүртэлх HLB дугаартай гадаргуугийн идэвхтэй бодисууд нь тосноос илүү усанд уусдаг тул I төрлийн эмульс үүсгэдэг. 3-аас 6 хүртэлх HLB дугаартай гадаргуугийн идэвхтэй бодисууд нь I төрлийн эмульс үүсгэдэг.
I төрлийн эмульс үйлдвэрлэх хамгийн үр дүнтэй эмульгатор бол нүүрстөрөгчийн атомын тоо 8-тай өөх тосны хүчлийн натрийн давс (саван) юм. – 10 ба түүнээс дээш, түүнчлэн алкил сульфатууд, алкил сульфонатууд гэх мэт. Өөх тосны хүчлүүдийн дотроос хамгийн сайн эмульгаторууд нь лаурин (C 11 H 20 COOH) ба миристидийн (C 13 H 27 COOH) хүчил бөгөөд Траубегийн дүрмийн дагуу . гомологийн цувралын өмнөх гишүүдтэй харьцуулахад гадаргуугийн хурцадмал байдлын хамгийн их бууралт.
Ионы гадаргуу идэвхтэй бодисууд нь цахилгаан давхар давхаргыг үүсгэдэг. Шууд хүрэлцэх, дуслууд нэгдэхээс урьдчилан сэргийлэх нь чухал юм
14 Хэрэв гадаргуугийн идэвхт бодис аль нэгэн шингэнд бүрэн ууссан бол энэ нь интерфэйс дээр байхгүй, харин энэ шингэний эзэлхүүн рүү орно.
тасралтгүй хамгаалалтын давхарга үүсэхэд энэ давхарга нь 40-ыг эзлэхэд хангалттай – Уналтын гадаргуугийн 60%.
I төрлийн эмульс дэх гадаргуугийн идэвхтэй бодисын нүүрсустөрөгчийн радикалууд нь дусал руу гүн ордог бөгөөд сайн босоо чиглэлтэй байхын тулд тэдгээр нь дор хаяж 8-аас бүрдэх ёстой. – 10 нүүрстөрөгчийн атом.
Интерфейс дэх ионик бус гадаргуугийн бодисын босоо чиглэл нь чийгшүүлэх төвүүд болох туйлын бүлгүүдийн давхарга үүсэхэд хүргэдэг. – хамгаалалтын гидрат давхарга үүсдэг.
Урвуу эмульсийг (W/O) гадаргуугийн идэвхтэй бодисоор тогтворжуулах нь зөвхөн гадаргуугийн хурцадмал байдлыг багасгах хүчин зүйлээр хязгаарлагдахгүй. Гадаргуугийн идэвхит бодисууд, ялангуяа урт радикалууд нь усны дуслуудын гадаргуу дээр их хэмжээний зуурамтгай чанар бүхий хальс үүсгэдэг (бүтцийн хувьд хэрэгждэг). – тогтвортой байдлын механик хүчин зүйл), түүнчлэн дулааны хөдөлгөөнд радикалуудын оролцоотойгоор энтропик түлхэлт өгдөг.
Хоол хийхэд гадаргуугийн идэвхтэй бодис агуулсан байгалийн гаралтай бүтээгдэхүүнийг эмульгатор болгон ашигладаг: газрын чинжүү, гич, өндөгний шар гэх мэт. Хүнсний үйлдвэрт синтетик гадаргуугийн бодисыг ихэвчлэн эдгээр зорилгоор ашигладаг: олеат, пропилийн спирт, өөх тосны хүчлийн моноглицерид, чихрийн глицерид. .
ӨНДӨР молекулт бодисууд
Уураг, резин, давирхай, резин, цардуул болон бусад полисахаридууд (жишээлбэл, декстрин, метил целлюлоз), түүнчлэн синтетик полимерууд (жишээлбэл, поливинил спирт) -ийг IUD ашиглан эмульсийн илүү тогтвортой байдалд хүрч болно. Савангаас ялгаатай нь туйлын бүлгүүдийн жигд тархалттай эдгээр бодисын урт үнэ цэнэтэй молекулууд байрладаг. хэвтээ"дусал" хэсгийн хавтгайд – орчин ”гэж, тэдгээр нь хоорондоо амархан холбогдож хоёр хэмжээст бүтцийг бий болгодог. Өндөр молекул жинтэй нэгдлүүдийн шингээлт нь ихэвчлэн удаан бөгөөд бараг эргэлт буцалтгүй байдаг. Зарим уураг шингээх үед усанд уусдаггүй. Хэрэв ийм давхаргууд нь дарагдсан бол тэдгээр нь микроскопийн хуримтлал үүсэх замаар устгагдана, тэдгээр нь бат бөх уян бүрхүүл хэлбэрээр хоорондын гадаргуу дээр үлддэг. Ийм "капсул" дотор байгаа дусал нэгдэлд хязгааргүй тэсвэртэй болох нь тодорхой боловч энэ үзэгдлийн тоон хууль тодорхойгүй байна. Уян хатан гель үүсгэдэг өндөр молекулын эмульгаторыг үр дүнтэй гэж үзэж болно: энэ нь тасралтгүй үе шатанд хавдаж, энэ гельийг шахах оролдлого нь том осмосын хүчээр (хавангийн даралт) саад болдог.
Тиймээс, эмульгатор болгон ашиглах үед IUD нь үндсэндээ бүтцийн хувьд хэрэгждэг – механик тогтвортой байдлын хүчин зүйл – Дуслын гадаргуу дээр бүтэцтэй, удаан эдэлгээтэй хальс үүсдэг. Өндөр төвлөрсөн эмульсийн хувьд дуслууд нь олон талт хэлбэртэй, орчин нь тэдгээрийн хооронд нимгэн давхарга хэлбэртэй байдаг бол эдгээр давхарга нь нэгэн зэрэг бүтэцтэй хамгаалалтын бүрхүүл бөгөөд тэдгээр нь бүхэл бүтэн системийг тод харагдуулдаг. хатуу шинж чанарууд.
Олон тооны спираль нь ионы бүлгүүдийг агуулдаг бөгөөд уусмалд задарч, полиион үүсгэдэг. бүлэг – Жишээлбэл, COOH нь алгинат, уусдаг цардуул, бүлэг агуулдаг – OSO 2 – агар Полиэлектролит нь нэгэн зэрэг болно – хүчиллэг ба үндсэн бүлгүүдийг агуулсан байх ёстой. Тэдний алдартай төлөөлөгчид нь бүлгүүдийг агуулсан уураг юм – COOH болон – NH2. Эдгээр тохиолдолд дээрх бүтцийн хувьд – Механик тогтвортой байдлын хүчин зүйл дээр электростатик хүчин зүйлийг нэмдэг.
Шар сүүний уураг, шар буурцагны уургийн тусгаарлалт, натрийн казеинат, цусны сийвэнгийн уураг, үхрийн сийвэнгийн альбумин, эмульгатор болгон уураг авдаг хүнсний үйлдвэрлэлийн хаягдал (нядалгааны цус, бяслагны шар сүү, төмсний цардуул) зэргийг хүнсний үйлдвэрлэлд өргөнөөр ашигладаг. .
Желатиныг ихэвчлэн хоолны практикт ашигладаг. – 12,000-аас 70,000 а хүртэл янз бүрийн молекул жинтэй полимер гомологуудын холимог болох полидисперс уураг. идэх.
НИЙТЛЭГДСЭН УУСАХГҮЙ УНТАГ
Энэ төрлийн тогтворжуулагч нь зөвхөн эмульсийн хувьд ердийн зүйл юм. Зарим нарийн нунтаг нь эмульсийг нэгтгэхийн эсрэг тогтворжуулахад үр дүнтэй байдаг нь эрт дээр үеэс мэдэгдэж байсан. Эдгээр хэсгүүдийн химийн шинж чанар нь гадаргуугийн шинж чанараас хамаагүй бага юм. Нунтагт тавигдах үндсэн шаардлага:
Бөөмийн хэмжээ нь хэмжээтэй харьцуулахад маш бага байх ёстой
Бөөмүүд нь газрын тосны системд тодорхой холбоо барих өнцөгтэй байх ёстой – ус – хатуу бодис." Нунтагны нөлөө нь дуслын хоорондох шингэний давхаргыг сийрэгжүүлэхээс сэргийлдэг. Гөлгөр бөмбөрцөг нунтаг хэсгүүд нь тохиромжгүй; Бентонит шавар гэх мэт давхарга хэлбэртэй нунтаг хэрэглэвэл сайн үр дүнд хүрнэ.
Хатуу нунтаг бодис (гипс, бал чулуу гэх мэт) нь дусал болон орчны хоорондох зааг дээр хуримтлагдах чадвартай байдаг. сонгомол чийгшүүлэх чадвархатуу бодис Жишээлбэл, O/W эмульс дэх гипсэн хэсгүүд нь ус шингээх чадвараараа бараг бүхэлдээ усанд орж, зөвхөн хэсэгчлэн газрын тосны дусал руу ордог бөгөөд үүний үр дүнд газрын тосны дуслыг тасралтгүй давхаргаар хүрээлж, наалдахаас сэргийлдэг. бусад дуслууд. Гэсэн хэдий ч сонгомол чийгшлийг бүрэн гүйцэд хийж болохгүй, учир нь энэ тохиолдолд тогтворжуулагчийн хэсгүүд бүхэлдээ усан үе шатанд байх бөгөөд газрын тосны дусал хамгаалалтгүй болно.
Гидрофиль тоосонцор (графит, ZnS, CuS гэх мэт) бүрэн бус сонгомол чийгшсэн тохиолдолд тэдгээр нь W/O эмульсийн тогтворжуулагч болж чаддаг. Тиймээс нунтаг бодисын үйл ажиллагааны механизм нь гадаргуугийн идэвхтэй бодисын үйл ажиллагааны механизмтай төстэй юм.
ЭМУЛЬСИЙН ТӨРЛИЙГ ТОДОРХОЙЛОХ
Эмульс үйлдвэрлэх явцад, ялангуяа дисперсийн аргаар нэг болон өөр шингэний дуслууд зайлшгүй үүсдэг. Гэсэн хэдий ч цаг хугацаа өнгөрөхөд нэг шингэний дусал хадгалагдаж, аажмаар хуримтлагддаг бол өөр нэг дусал бараг тэр даруй нэгддэг. Хэрэв газрын тосны дусал хуримтлагдвал шууд эмульс (O/W), хэрэв ус үүссэн бол үүснэ – урвуу эмульс (W/O) үүсдэг. Үүссэн эмульсийн төрөл нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаардаг боловч эмульс үүсгэгчийн шинж чанараас ихээхэн хамаардаг. Bancroft-ийн дүрмийг баримталснаар эмульгаторыг илүү сайн уусгах эсвэл илүү сайн норгодог шингэнийг (хэрэв энэ нь нунтаг бол) дисперсийн орчин гэж хэлж болно. Тиймээс эмульсжуулагчийн шинж чанарыг мэддэг тул үүссэн эмульсийн төрлийг урьдчилан таамаглах боломжтой. Гэсэн хэдий ч ийм тооцоо нь маш ойролцоо, ялангуяа эмульс нь олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй бол.
Эмульсийн төрлийг тодорхойлох хэд хэдэн туршилтын аргууд байдаг.
ШИНГҮҮЛЭХ АРГА
Эмульсийн дусалыг устай туршилтын хоолойд хийж, зөөлөн сэгсэрч, хэрэв энэ нь O/W эмульс бол усны эзлэхүүнд жигд тархдаг. Хэрэв эмульс нь урвуу (W/O) байвал дусал тархдаггүй. Энэ туршилт нь шингэрүүлсэн эмульсийн хувьд илүү сайн үр дүнг өгдөг.
ГИДРОФОБИК НИЙТЛЭХ АРГА
Гадаргуу
Парафин хавтан дээр эмульсийн дусал түрхэхэд тархалтын орчин нь тос (W/O эмульс) байвал дусал тархдаг.
ТАСРАЛТГҮЙ ҮЕИЙН ТОДОРХОЙЛОЛТ
Эмульсийн дуслыг усанд ууссан будгийн хэд хэдэн талстуудын дэргэд микроскопын слайд дээр байрлуулна. Уг хавтан нь дусал болон будагч бодистой харьцах тул хазайсан байна. Үргэлжилсэн орчин (ус) нь өнгөт харагдаж байвал энэ нь O/W эмульс юм. Үгүй бол эмульс гэдгийг нотолж, тосонд уусдаг будагч бодисоор туршилтыг давтан хийнэ – V/M төрөл. Усанд уусдаг будагч бодисууд нь жишээлбэл, метил жүрж, гялалзсан хөх, тосонд уусдаг будаг юм. – Судан III ба ягаан. Энэ туршилтыг туршилтын хоолойд тодорхой хэмжээний эмульс асгаж, усанд уусдаг будгийн цөөн хэдэн талстыг нэмж хийж болно. Шингэний жигд өнгө нь O/W эмульс гэдгийг илтгэнэ. Троннер, Бассус (1960) нар энэ аргыг боловсруулсан. Шүүлтүүрийн цаасан аяганд 20% чийгшүүлсэн – м кобальт хлоридын уусмал, дараа нь хатаасан, тэд эмульсийн дусал байрлуулсан. O/W эмульс нь ягаан өнгөтэй хурдан харагдах шалтгаан болдог; W/O эмульсийг хэрэглэхэд өнгөний өөрчлөлт ажиглагдаагүй. Хэрэв O/W ба W/O эмульсийн холимог байвал – аажмаар сул харагдаж байна – ягаан өнгө.
§ 106-д дурдсанчлан тархсан системийн чанарын шинж чанар нь тэдгээрийн нэгтгэсэн тогтворгүй байдал юм.
Анхдагч тархсан тоосонцорыг нэгтгэхээс урьдчилан сэргийлэх нь сарнисан системийн тогтвортой байдлын гурван хүчин зүйлийн үйл ажиллагааны үр дүнд боломжтой: 1) кинетик, 2) цахилгаан, 3) бүтцийн механик.
Тархсан фазын хоёр бөөмсийг наалдуулах зайлшгүй нөхцөл бол тэдний ойртож, татах хүчийг илэрхийлэхэд хангалттай юм. Хэрэв коллоид хэсгүүдийн мөргөлдөх давтамж бага байвал дисперс систем тогтвортой байж болно (кинетик тогтвортой байдлын хүчин зүйл). Энэ нь тархсан хэсгүүдийн маш бага концентрацид (жишээлбэл, зарим аэрозолд) эсвэл дисперсийн орчны маш өндөр зуурамтгай чанарт (жишээлбэл, дисперс системд) тохиолдож болно.
Цагаан будаа. 102. Хоёр коллоид бөөмийн давхцах ионы уур амьсгалын схем.
Ихэнх тогтвортой дисперсийн системүүд нь дисперсийн фаз ба дисперсийн орчиноос гадна дисперсийн тогтворжуулагч болох бүрэлдэхүүн хэсгийг агуулдаг. Тогтворжуулагч нь ион ба молекул хоёулаа байж болох тул тархсан системийг тогтворжуулах хоёр механизмыг ялгаж үздэг: цахилгаан ба молекулын шингээлт (х. 324),
Дисперсийн системийг цахилгаан тогтворжуулах нь фазын интерфэйс дээр давхар цахилгаан давхарга үүсэхтэй холбоотой юм. Ийм тогтворжуулалт нь ус гэх мэт туйлын орчинд тогтвортой лиозол ба суспензийг олж авахад чухал ач холбогдолтой юм. Аливаа гидролизийн үед бүх коллоид хэсгүүд ижил цэнэгийн шинж тэмдэгтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч коллоид мицелл нь цахилгаан давхар давхарга үүссэний үр дүнд ерөнхийдөө цахилгаан саармаг байдаг. Тиймээс коллоид хэсгүүдийн хоорондох электростатик түлхэлт (цахилгаан тогтвортой байдлын хүчин зүйл) нь зөвхөн хангалттай ойрхон байх үед, тэдгээрийн ионы уур амьсгал давхцах үед л үүсдэг (Зураг 102). Коллоид бөөмсийн цахилгаан давхар давхаргын сарнисан хэсгүүдийн давхцал их байх тусам тэдгээрийн хоорондох зай бага байх тусам цахилгаан давхар давхаргын зузаан их байх тусам электростатик түлхэлтийн боломжит энерги их байх болно.
Электростатик түлхэлтээс гадна коллоид хэсгүүдийн хооронд, түүнчлэн аливаа бодисын молекулуудын хооронд молекул хоорондын таталцлын хүч байдаг бөгөөд тэдгээрийн дунд дисперсийн хүч хамгийн их үүрэг гүйцэтгэдэг. Бие даасан молекулуудын хооронд үйлчилж буй тархалтын хүч нь тэдгээрийн хоорондын зай нэмэгдэх тусам хурдан буурдаг. Гэхдээ коллоид хэсгүүдийн харилцан үйлчлэл нь коллоид хэсгүүдийн контакт гадаргуу дээр байрлах бүх молекулуудын хоорондох таталцлын хүчний нийлбэрээс үүдэлтэй юм. Тиймээс коллоид хэсгүүдийн хоорондох таталцлын хүч нь бие даасан молекулуудынхаас илүү удаан буурч, илүү хол зайд үүсдэг.
Коллоид хэсгүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги (U) нь электростатик түлхэлтийн потенциал энерги ба тэдгээрийн хоорондох тархалтын таталцлын потенциал энергийн алгебрийн нийлбэр юм.
Хэрэв (үнэмлэхүй утгаараа) бол таталцлаас түлхэлт давамгайлж, тархсан систем тогтвортой байна.
Цагаан будаа. 103. Ижил цэнэгтэй хоёр бөөмийн харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги: 1 - цахилгаан түлхэлт 2 - дисперсийн таталцал; 3 - үр дүнд бий болсон харилцан үйлчлэлийн энерги; 4 - адилхан, гэхдээ муруй нь огцом уналттай; x нь бөөмс хоорондын зай; - тархсан хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн боломжит саад тотгор.
Хэрэв , броуны хөдөлгөөний үед мөргөлдсөн коллоид бөөмсүүд хоорондоо наалдаж том дүүргэгч болж, сүүлчийнх нь тунадас үүсдэг. Коллоид уусмал нь коагуляци хийдэг, өөрөөр хэлбэл энэ нь коагулят (тундас) ба дисперсийн орчинд хуваагддаг.
Энэ бол анх Б.В.Дерягин, дараа нь Л.Д.Ландау, Голландын эрдэмтэн Вервей, Овербек (1948) нарын боловсруулсан дисперс системүүдийн цахилгаан тогтворжилт, коагуляцийн онолын мөн чанар юм; Зохиогчдын овгийн эхний үсгүүдэд үндэслэн үүнийг DLFO онол гэж нэрлэдэг.
Зураг дээр. Зураг 103-д коллоид бөөмс хоорондын зай ба тэдгээрийн хамаарлыг харуулав. Энэ тохиолдолд физикт заншсан ёсоор таталцлын боломжит энергийг хасах тэмдэг, түлхэлтийн потенциал энергийг нэмэх тэмдгээр оноож өгдөг. Эндээс харахад үүссэн харилцан үйлчлэлийн энерги (103-р зурагт 3-р муруй) бөөмсийн хооронд маш бага зайд таталцаж, их зайд түлхэлт үүсгэдэг. Тархсан системийн тогтвортой байдалд шийдвэрлэх ач холбогдолтой зүйл бол боломжит түлхэлтийн саадын үнэ цэнэ бөгөөд энэ нь эргээд ба муруйгаас хамаардаг. Энэ саадын их утгын үед коллоид систем тогтвортой байдаг. Коллоид хэсгүүдийн наалдац нь тэдгээр нь хангалттай ойрхон байх үед л боломжтой байдаг. Энэ нь түлхэлтийн боломжит саадыг даван туулахыг шаарддаг. Зарим жижиг эерэг утгуудад (муруй 3) хангалттай кинетик энергитэй цөөн тооны коллоид хэсгүүд л үүнийг даван туулж чадна. Энэ нь коллоид хэсгүүдийн мөргөлдөөний багахан хэсэг нь хоорондоо наалдахад хүргэдэг удаан коагуляцийн үе шаттай тохирч байна. Удаан коагуляцитай бол цаг хугацааны явцад анхдагч хэсгүүдээс дүүргэгч үүссэний үр дүнд коллоид хэсгүүдийн нийт тоо бага зэрэг буурдаг боловч коагулум нь тунадас үүсгэдэггүй. Коллоид уусмалын харагдахуйц өөрчлөлт дагалддаггүй ийм коагуляцийг далд коагуляци гэж нэрлэдэг.
Боломжит саадыг цаашид бууруулснаар нэгж хугацаанд бөөмийн тоо өөрчлөгдөх замаар тодорхойлогддог коагуляцийн хурд нэмэгддэг. Эцэст нь, хэрэв боломжит саад нь түлхэлтийн бүсээс таталцлын бүс рүү шилжвэл (103-р зурагт 4-р муруй), коллоид хэсгүүдийн мөргөлдөх бүр нь хоорондоо наалдахад хүргэдэг хурдан коагуляци үүсдэг; Коллоид уусмалд тунадас үүсдэг - коагулум, тодорхой коагуляци үүсдэг.
Боломжит түлхэлтийн саад нь коллоид хэсгүүдийн хооронд үйлчилж буй түлхэх болон татах хүчний нийлбэрийн үр дүнд үүсдэг. Тиймээс 1 ба 2-р муруй (Зураг 103) үргэлжлэх явцад нөлөөлж буй бүх хүчин зүйлүүд нь максимумын утга ба байрлалын аль алиных нь өөрчлөлтөд хүргэдэг (өөрөөр хэлбэл X зайд харгалзах).
Коллоид уусмалд электролит нэмсэнээс үүссэн электростатик түлхэлтийн потенциал энерги өөрчлөгдсөний үр дүнд мэдэгдэхүйц бууралт үүсдэг. Аливаа электролитийн концентраци нэмэгдэхийн хэрээр коллоид бөөмсийг тойрсон цахилгаан давхар давхаргын бүтцийн өөрчлөлт явагдана: эсрэг ионуудын нэмэгдэж буй хэсэг нь цахилгаан давхар давхаргын сарнисан хэсгээс шингээх хэсэг рүү шилждэг. Давхар цахилгаан давхаргын сарнисан хэсгийн зузаан (100-р зурагт 4-р давхарга), түүнтэй хамт бүхэл давхар цахилгаан давхарга (100-р зурагт 2-р давхарга) буурдаг. Тиймээс цахилгаан статик түлхэлтийн потенциал энергийн муруй нь Зураг дээр үзүүлсэнээс илүү огцом буурч байна. 103 муруй 1. Үүний үр дүнд боломжит түлхэлтийн саад багасч коллоид бөөмс хоорондын бага зайд шилжинэ. Цахилгаан давхар давхаргыг шингээлтийн давхаргын зузаан хүртэл шахаж (100-р зураг дээрх 8-р давхарга) дараа нь таталцлын хэсэгт тархсан хэсгүүдийн харилцан үйлчлэлийн муруй бүхэлдээ (103-р зурагт 4-р муруй) гарч ирнэ. коагуляци үүсдэг. Коллоид уусмалын тогтвортой байдлын энэхүү өөрчлөлт нь ямар нэгэн электролит нэмэхэд тохиолддог.
Электролитийн коагуляцийн нөлөө нь коагуляцын босго, өөрөөр хэлбэл коагуляцийг үүсгэдэг электролитийн хамгийн бага концентрациар тодорхойлогддог. Электролит ба коллоид уусмалын шинж чанараас хамааран коагуляцийн босго нь нэг литр уусмалд 0.1 моль хүртэл хэлбэлздэг. Коагуляцийн босгонд хамгийн чухал нөлөөлөл нь электролитийн коагуляцийн ионы цэнэг, өөрөөр хэлбэл коллоид бөөмийн цэнэгийн эсрэг цэнэгтэй ион юм.
Электролитийн олон цэнэглэгдсэн эсрэг ионууд нь дан цэнэглэгдсэнтэй харьцуулахад шингээх чадвар ихтэй бөгөөд цахилгаан давхар давхаргын шингээх хэсэгт их хэмжээгээр нэвтэрдэг. Энэ тохиолдолд коагуляцийн босго нь эсрэг ионы цэнэгтэй харьцуулахад багасдаг боловч илүү хурдан буурдаг.
DLFO онолын гайхалтай баталгаа бол өөр өөр цэнэгийн утгатай ион агуулсан электролитээс үүссэн коагуляцийн босго утгын харьцааг Б.В.Дерягин, Л.Д.Ландау (1941) нарын тооцоолол байв. Коагуляцийн босго нь коагуляцийн ионы цэнэгийн зургаа дахь зэрэгтэй урвуу хамааралтай болох нь тогтоогдсон. Иймээс нэг, хоёр, гурав, дөрөв дахин цэнэглэгдсэн ионуудын коагуляцийн босго утгууд нь дараах байдлаар хамааралтай байх ёстой.
Энэ нь янз бүрийн гидрозолын коагуляцийн үед ажиглагдсан электролитийн концентрацийн харьцаатай ойролцоо байна. Үүнийг Хүснэгтийн өгөгдлөөр харуулав. 22, энэ нь оксидын гидрозолын коагуляцийг үүсгэдэг электролитийн эквивалент концентрацийг харуулж байна.
Хүснэгт 22. Сөрөг цэнэгтэй золыг электролиттэй бүлэгнүүлэх босго
Дисперсийн системийн молекулын шингээлтийг тогтворжуулах нь усан болон усан бус орчинд тархалтын тогтвортой байдалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Усан бус орчинд тархсан систем нь үндсэндээ усан орчинтой харьцуулахад тогтвортой биш байдаг. Туйлтгүй, усгүй дисперсийн орчинд тархсан фазын хэсгүүд нь цахилгаан цэнэггүй байдаг. Цахилгаан тогтворжуулах хүчин зүйл байхгүй. Тарсан хэсгүүдийн хооронд зөвхөн харилцан таталцлын хүч л үйлчилдэг. Тархсан системийг тогтворжуулахад хүргэдэг эдгээр хүчний сулрал нь тархалтын орчны молекулууд болон түүнд ууссан бодисуудаас шингээх давхаргын коллоид хэсгүүдийн эргэн тойронд үүссэний үр дүнд үүсч болно. Ийм давхарга нь тархсан фазын хэсгүүдийн харилцан таталцлыг сулруулж, тэдгээрийн ойртоход механик саад тотгор үүсгэдэг.
Тархалтын орчны молекулуудаар тархсан фазыг уусгаснаар тархсан системийг тогтворжуулах нь туйл ба туйлтгүй орчинд боломжтой байдаг. Иймээс шавар ба цахиурын хүчлийн хэсгүүдийн усжилт нь усан орчинд шавар, цахиурын хүчлийн уусмалын суспензийг тогтвортой байлгахад зайлшгүй шаардлагатай.
Гэсэн хэдий ч фазын интерфэйс дээр шингэсэн гадаргуугийн идэвхт бодис ба өндөр молекулын нэгдлүүдийг нэмбэл тархсан системийг тогтворжуулах нь илүү үр дүнтэй байдаг. Гадаргуугийн идэвхит бодис ба өндөр молекулын нэгдлүүдийн шингээх давхарга нь уян хатан чанар, механик бат бөх чанар нь тархсан хэсгүүдийг наалдуулахаас сэргийлдэг. П.А.Ребиндер ийм молекул шингээх хатуу гадаргуугийн давхарга үүсэхийг дисперс системийг тогтворжуулах бүтэц-механик хүчин зүйл гэж нэрлэжээ. Энэхүү тогтворжуулах механизм нь зөвхөн усан бус орчинд төдийгүй усан орчинд маш тогтвортой өндөр концентрацитай хөөс, эмульс, коллоид уусмал, суспензийг авахад гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Усан орчинд тархалтыг бүтцийн болон механикаар тогтворжуулахын тулд шүлтлэг металлын саван, уураг, цардуул, усгүй орчинд шүлтлэг шороон металл саван, давирхай, резин зэргийг ашигладаг. Ийм бодисыг хамгаалалтын коллоид гэж нэрлэдэг.
Коллоид системийн нэгтгэх тогтвортой байдлын хүчин зүйлүүд. Коллоид системийн коагуляцийн төрлүүд
Байгалийн болон бохир усыг нарийн, эмульсжүүлсэн, коллоид болон өнгөт хольцоос (1 ба 2-р бүлэг) цэвэршүүлэх үндсэн арга нь коагуляци, флоккуляци юм. Эдгээр аргууд нь тархсан фазын хэсгүүдийг нэгтгэж, дараа нь механик тунгаах замаар уснаас зайлуулахад суурилдаг.
Коагуляцийн бохир ус цэвэрлэх үйл явцын үр ашиг, хэмнэлт нь тархсан системийн тогтвортой байдлаас хамаардаг бөгөөд энэ нь тархалтын зэрэг, бөөмийн гадаргуугийн шинж чанар, бөөмийн нягтрал, цахилгаан кинетик потенциалын утга, концентраци зэрэг олон хүчин зүйлээс хамаардаг. , бохир ус дахь бусад хольц, жишээлбэл, электролит, өндөр молекул жинтэй холболтууд байгаа эсэх.
Коагуляцийн янз бүрийн аргууд байдаг бөгөөд тэдгээрийн боломж нь системийн нэгтгэсэн тогтвортой байдлыг тодорхойлдог хүчин зүйлээс хамаардаг.
Коллоид системийн нэгтгэх тогтвортой байдалтэдгээрийн бүтцээс хамаарна.
Гадаргуугийн том талбайг эзэмшдэг коллоид хэсгүүд нь уснаас ионуудыг шингээх чадвартай бөгөөд үүний үр дүнд холбоо барих фазууд нь эсрэг тэмдгийн цэнэгийг олж авдаг, гэхдээ тэнцүү хэмжээтэй байдаг. Үүний үр дүнд гадаргуу дээр цахилгаан давхар давхарга гарч ирдэг. Тарсан хатуу фазтай харьцангуй нягт холбогдсон ионуудыг нэрлэдэг боломжуудыг тодорхойлох. Οʜᴎ нь илүүдэл хэмжээгээр саармагждаг эсрэг ионууд. Усан уусмал дахь давхар давхаргын зузаан нь 0.002 мм-ээс ихгүй байна.
Ионы шингээлтийн зэрэг нь шингэсэн ионуудын гадаргууд ойртох чадвар, тэдгээрийн задралгүй гадаргуугийн нэгдэл үүсгэх чадвараас хамаарна. Ижил валенттай ионуудыг шингээх үед шингээх чадвар нь ионы радиус нэмэгдэж, үүний дагуу түүний туйлшрал, ᴛ.ᴇ нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. коллоид бөөмийн гадаргууд татагдах чадвар. Ионы радиус нэмэгдэх нь түүний чийгшлийн бууралт дагалддаг; өтгөн чийгшүүлэгч бүрхүүл байгаа нь шингээлтээс сэргийлдэг, учир нь коллоид бөөмийн гадаргуутай ионы цахилгаан харилцан үйлчлэлийг бууруулдаг.
Цахилгаан давхар давхаргын бүтцийн талаархи орчин үеийн санаануудын дагуу эсрэг ион давхарга нь хоёр хэсгээс бүрдэнэ. Нэг хэсэг нь гадаргуугийн гадаргуутай зэргэлдээ орших ба шингээлтийн давхарга үүсгэдэг бөгөөд түүний зузаан нь түүнийг бүрдүүлэгч гидрат ионуудын радиустай тэнцүү байна. Эсрэг ионуудын нөгөө хэсэг нь сарнисан давхаргад байрладаг бөгөөд зузаан нь системийн шинж чанар, найрлагаас хамаарна. Ерөнхийдөө мицелл нь цахилгаан саармаг юм. Мицеллийн бүтэц - коллоид бөөмсийг 1.1-р зурагт үзүүлэв.
Потенциал тодорхойлох ион ба бүх эсрэг ионуудын хоорондох потенциалын зөрүүг ихэвчлэн термодинамик φ-потенциал гэж нэрлэдэг.
Бөөмүүдийн цэнэг нь тэдний ойртохоос сэргийлдэг бөгөөд энэ нь ялангуяа коллоид системийн тогтвортой байдлыг тодорхойлдог. Ерөнхийдөө коллоид системийн тогтвортой байдал нь мөхлөг, диффузийн давхарга, чийгшүүлэх бүрхүүлд цэнэг агуулагддагтай холбоотой юм.
Зураг 3.1. Мицелийн бүтэц: Зураг 3.2. Давхар цахилгаан хэлхээ
I - мицеллийн цөм; цахилгаан орон дахь давхарга
II - шингээх давхарга; (I-II - мөхлөг);
III - тархалтын давхарга;
IV - чийгшүүлэх бүрхүүл
Тарсан системд бөөмс хөдөлж эсвэл цахилгаан орон хэрэглэх үед сарнисан давхаргын эсрэг ионуудын нэг хэсэг нь тархсан орчинд үлдэж, мөхлөг нь потенциал тодорхойлох ионуудын цэнэгтэй тохирох цэнэгийг олж авдаг. Гэсэн хэдий ч дисперсийн орчин ба дисперс фаз нь эсрэг цэнэгтэй болж хувирдаг.
Эсрэг ионуудын шингээх ба сарнисан давхаргын потенциалын зөрүүг ихэвчлэн электрокинетик ζ потенциал гэж нэрлэдэг (Зураг 1.2).
Электрокинетик потенциал нь цахилгаан давхар давхаргын хамгийн чухал үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Хэмжээ ζ – Потенциал нь ихэвчлэн фазын найрлага, электролитийн концентрацид үндэслэн хэдэн арван милливольт юм. Илүү их үнэ цэнэ ζ– Потенциал нь илүү тогтвортой бөөмс.
Тарсан системийн тогтвортой байдлын термодинамик ба кинетик хүчин зүйлсийг авч үзье.
· Цахилгаан статик тогтвортой байдлын хүчин зүйл. Физик кинетикийн үүднээс авч үзвэл бөөмсийн молекулын таталцал нь системийн коагуляцийн гол шалтгаан (түүний нэгтгэх тогтворгүй байдал) юм. Хэрэв коллоид бөөмс дээр ионы шинж чанартай шингээлтийн давхарга үүссэн бол ижил төстэй цэнэглэгдсэн хэсгүүд хангалттай ойрхон байх үед цахилгаан статик түлхэлтийн хүч үүсдэг. Цахилгаан давхар давхарга зузаан байх тусам бөөмсийг түлхэх хүч илүү хүчтэй байх тусам энергийн саадын өндөр өндөр байх ба бөөмс хоорондоо наалдахгүй байх магадлал багатай байдаг. Гэсэн хэдий ч ионы тогтворжуулагчийн дэргэд коллоид системийн тогтвортой байдал нь цахилгаан давхар давхаргын шинж чанараас хамаардаг.
· Шийдлийн тогтвортой байдлын хүчин зүйл. Зөөх хүч нь зөвхөн дисперсийн орчны молекулуудаас бүрдэх, тусгай физик шинж чанартай, ойртож буй уусмал (гидрат) бүрхүүлүүд эсвэл хилийн үе гэж нэрлэгддэг хэсгүүдийн гадаргуу дээр оршин тогтнож байгаатай холбоотой юм. Мицел цөм нь усанд уусдаггүй тул чийгшүүлдэггүй. Цөмийн гадаргуу дээр шингэсэн ионууд болон цахилгаан давхар давхаргын эсрэг ионууд нь чийглэг байдаг. Үүний ачаар цөмийн эргэн тойронд ион гидрат бүрхүүл үүсдэг. Түүний зузаан нь цахилгаан давхар давхаргын тархалтаас хамаарна: сарнисан давхаргад ионууд их байх тусам чийгшүүлэх бүрхүүлийн зузаан их байх болно.
· Тогтвортой байдлын энтропийн хүчин зүйл.Энэ нь коллоид хэсгүүдэд шингэсэн гадаргуугийн идэвхтэй молекулуудын сегментүүдийн дулааны хөдөлгөөнөөс үүсдэг. Гадаргуугийн идэвхит бодисын молекул эсвэл өндөр молекулт бодисын шингээлтийн давхаргатай хэсгүүд бие биедээ ойртох үед шингээлтийн давхаргын энтропи хүчтэй буурч, бөөмсийг нэгтгэхээс сэргийлдэг.
· Бүтцийн-механик тогтвортой байдлын хүчин зүйл.Гадаргуугийн идэвхт бодисын шингээх-уусгах давхаргууд нь бөөмсийг бие биендээ ойртохоос сэргийлдэг бүтэц-механик саадыг төлөөлдөг. Эсрэг ион тогтворжуулагчийн хамгаалалтын давхарга нь гель хэлбэртэй тул бүтцийн зуурамтгай чанар, механик бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг.
· Гидродинамик тогтвортой байдлын хүчин зүйл. Дунд зуурамтгай чанар, тархсан фаз ба тархалтын орчны нягтын өөрчлөлтөөс болж коагуляцийн хурд буурч болно.
· Төөрөгдөл үүсгэдэг хүчин зүйлүүдБодит системүүдийн хувьд хамгийн түгээмэл. Дүрмээр бол нэгтгэсэн тогтвортой байдал нь хэд хэдэн хүчин зүйлээр нэгэн зэрэг хангагддаг. Ялангуяа өндөр тогтвортой байдал нь термодинамик ба кинетик хүчин зүйлсийн хосолсон нөлөөн дор ажиглагддаг бөгөөд энэ нь фазын хоорондын хурцадмал байдал буурахын зэрэгцээ бөөмс хоорондын давхаргын бүтэц, механик шинж чанар илэрдэг.
Эсэргүүцлийн хүчин зүйл бүр нь түүнийг саармагжуулах тодорхой аргатай байдаг гэдгийг санах нь зүйтэй. Жишээлбэл, цахилгаан давхар давхаргыг шахаж буй электролитийг системд оруулах үед цахилгаан статик хүчин зүйлийн нөлөө мэдэгдэхүйц буурдаг.
Тохиромжтой бодисыг шингээх замаар тархсан фазын хэсгүүдийг лиофобизаци хийх замаар сольвацийн хүчин зүйлтэй уусмалыг хасах хэрэгтэй. Бүтцийн-механик хүчин зүйлийн нөлөөг бөөмсийн гадаргуу дээр уян хатан бүтэцтэй давхаргыг шингэрүүлж, уусгах бодисын тусламжтайгаар багасгаж болно.
Системийн тогтворгүй байдал нь янз бүрийн шалтгааны улмаас үүсэх ёстой бөгөөд тэдгээрийн ихэнх нь сарнисан давхаргыг шахаж, улмаар ζ-потенциалын үнэ цэнийг бууруулдаг. Сарнисан давхаргыг шахах нь ионы усжилтын түвшинг бууруулдаг; изоэлектрик төлөвт (ζ = 0, мВ) голын эргэн тойрон дахь чийгшүүлэгч бүрхүүл нь маш нимгэн (10 -10 м) бөгөөд мицеллүүдийг хоорондоо наалдахаас хамгаалдаггүй. мөргөлдөөний үр дүнд бөөмийн бөөгнөрөл эхэлдэг.
Коллоид системийн тунадасны тогтвортой байдал (SS) - тархсан системийн бүх эзлэхүүний хэмжээнд бөөмсийн жигд тархалтыг хадгалах чадвар) нь коллоид дисперсийн Брауны хөдөлгөөн ба тархсан фазын хэсгүүдийн тархалтаар тодорхойлогддог.
Системийн тунадасжилтын тогтвортой байдал нь харилцан эсрэг чиглэлд чиглэсэн хоёр хүчин зүйлийн үйлчлэлээс хамаардаг: нөлөөн дор бөөмс суурьших таталцал, тархалт, бөөмс нь эзлэхүүн даяар жигд тархах хандлагатай байдаг. Үүний үр дүнд тэдгээрийн хэмжээнээс хамааран өндөр дагуух бөөмсийн тэнцвэрт тархалт-тунамал тархалт үүсдэг.
Бөөмийн хэмжээ ихсэх тусам тархалт удааширдаг. Бөөмийн тархалтын хангалттай өндөр түвшинд Brownian хөдөлгөөн нь тархалтын хөдөлгөөний хувьд бүх эзэлхүүний концентрацийг тэнцүүлэхэд хүргэдэг. Бөөмс нь жижиг байх тусам тэнцвэрийг тогтооход удаан хугацаа шаардагдана.
Бөөмийн тунах хурд нь диаметрийн квадраттай пропорциональ байна. Бүдүүн тархсан системд тэнцвэрт байдалд хүрэх хурд харьцангуй өндөр бөгөөд тэнцвэрт байдал хэдэн минут эсвэл цагийн дотор тогтдог. Нарийн тархсан уусмалд энэ нь жижиг бөгөөд тэнцвэрт байдалд хүрэх хүртэл жил, бүр хэдэн арван жил өнгөрдөг.
Коагуляцийн төрлүүд
Дерягин, Ландау, Вервей, Овербек (DLFO онол) нарын боловсруулсан дисперс системүүдийн коагуляцийн орчин үеийн онолд системийн тогтвортой байдлын зэрэг нь молекул ба электростатик хүчний тэнцвэрт байдлаас тодорхойлогддог. Хоёр төрлийн коагуляци байдаг:
1) төвлөрөл,бөөмийн тогтвортой байдлын алдагдал нь давхар давхаргын шахалттай холбоотой байдаг;
2) саармагжуулах (электролиттэй коагуляци),давхар давхаргыг шахахтай зэрэгцээд φ 1 потенциал буурах үед.
Баяжуулах коагуляци нь өндөр концентрацитай электролитийн уусмал дахь өндөр цэнэгтэй хэсгүүдийн шинж чанар юм. DEL-ийн боломжит φ 1 өндөр байх тусам сөрөг ионууд бөөмсийн гадаргуу дээр илүү хүчтэй татагдаж, тэдгээрийн оршихуй нь цахилгаан талбайн өсөлтийг харуулна. Энэ шалтгааны улмаас φ 1-ийн өндөр утгуудад бөөмсийн хоорондох электростатик түлхэлтийн хүч нь тодорхой бус хугацаагаар нэмэгддэггүй, харин тодорхой хязгаарт хүрэх хандлагатай байдаг. φ 1 нь 250-аас дээш байвал энэ хязгаарт хүрнэ mv.Үүнээс үзэхэд өндөр φ 1 потенциалтай бөөмсийн харилцан үйлчлэл нь энэ потенциалын утгаас хамаардаггүй бөгөөд зөвхөн эсрэг ионуудын концентраци ба цэнэгээр тодорхойлогддог.
Электролитийн концентраци нэмэгдэх тусам утга ζ – потенциал (DP) буурч, φ 1 нь бараг л үнэ цэнээ хадгалдаг (Зураг 3.3).
Цагаан будаа. 3.3. a) φ-потенциал ба DP хоорондын хамаарал ( ζ – боломжит) өндөр цэнэгтэй бөөмийн (концентрацийн коагуляци);
b) Сул цэнэгтэй бөөмийн φ потенциал ба DP хоорондын хамаарал (саармагжуулах коагуляци).
Уусмалын коагуляцийг бий болгохын тулд ионуудын тодорхой дээд концентраци - коагулянт - коагуляцийн босгыг давах нь маш чухал юм.
DLFO онол нь концентрацийн коагуляцийн босго (γ) утгыг тодорхойлох боломжийг олгодог.
Хаана Sk -электролитийн катион ба анионы цэнэгийн харьцаанаас тогтмол сул хамааралтай; ε- уусмалын диэлектрик тогтмол; А -бөөмсийн молекулын таталцлыг тодорхойлдог тогтмол; д -электрон цэнэг; z i - эсрэг ионы валент.
(1.1.) тэгшитгэлээс харахад коагуляцийн босго нь φ 1-ээс хамаарахгүй бөгөөд эсрэг ионуудын валентын зургаа дахь зэрэгтэй урвуу пропорциональ байна. Моно, хоёр, гурвалсан ба дөрвөн валентын ионуудын хувьд коагуляцийн босгоны харьцаа тэнцүү байна.
Саармагжуулахкоагуляци нь сул цэнэгтэй хэсгүүдийн шинж чанар юм. Агрегатив тогтвортой байдал алдагдах нь эсрэг ионуудын шингээлт ба сарнисан давхаргын φ 1 потенциал буурсантай холбоотой юм.
Электролитийн бага концентрацитай үед сарнисан давхаргын зузаан их байх үед φ 1 ба ζ – боломжууд ойрхон байна (Зураг 3.3.) Энэ шалтгааны улмаас утга ζ - саармагжуулах коагуляцийн үед үүсэх боломж нь уусмалын тогтвортой байдлын түвшинг нэлээд найдвартай тодорхойлдог.
Дерягины онолын дагуу потенциалын эгзэгтэй утга () нь саармагжуулах коагуляцийн нөхцөлтэй холбоотой байдаг.
Хаана S n -тогтмол; Аχ нь сарнисан давхаргын зузаанын эсрэг утга юм.
3) Коагуляци нь системд электролит нэмж, физик-химийн хүчин зүйлийн нөлөөн дор (системийг хутгах, халаах, хөлдөөх, дараа нь гэсгээх, соронзон эсвэл цахилгаан орон зайд өртөх, хэт төвөөс зугтах, хэт авианы нөлөөлөл гэх мэт) үүсэх ёстой.
Коллоид системийн нэгтгэх тогтвортой байдлын хүчин зүйлүүд. Коллоид системийн коагуляцийн төрлүүд - ойлголт ба төрлүүд. Ангилал, ангиллын онцлог "Коллоид системийн нэгтгэх тогтвортой байдлын хүчин зүйлүүд. Коллоид системийн коагуляцийн төрлүүд" 2017, 2018 он.
Нэмэлт:
1. Фридрихсберг Д.А. Коллоид химийн курс. - Л.: Хими, 1984, хуудас 228-257.
2. Конюхов В.Ю. Полимер ба коллоид систем. - М.: MGUP, 1999.х. 48-55.
3. Щукин Е.Д. Коллоид хими. - М.: Дээд сургууль, 2004. - х. 316-334.
4. Воютский С.С. Коллоид химийн курс. - М.: Хими, 1976, хуудас 259-296.
5. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физик ба коллоид хими - М.: Дээд. сургууль, 1990, хуудас 424 - 440.
Коллоид системүүд нь тархсан фазын өндөр хуваагдал (тархалт) -аар тодорхойлогддог: коллоид хэсгүүдийн хэмжээ нь ихэвчлэн . Өндөр тархалт нь фазуудын хооронд том интерфэйс үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд гадаргуугийн их хэмжээний илүүдэл энерги үүсдэг.
Системийн гадаргуугийн энергийг багасгах хүсэл нь бөөмсийн томрол эсвэл тэдгээрийн нэгтгэлээс болж талбайн аяндаа буурахад хүргэдэг. Ийм системийг нэгтгэх-тогтворгүй гэж нэрлэдэг. Дисперс системийн тогтвортой байдлын асуудал нь коллоид химийн хамгийн чухал асуудлын нэг юм. Будаг, цавуу, лак гэх мэт коллоид системийн тогтвортой байдлыг хангах. хэвлэх технологи болон бусад үйлдвэрүүдэд чухал ач холбогдолтой юм.
П.П.Песковын саналын дагуу сарнисан системийн тогтвортой байдлыг хоёр төрөлд хуваадаг: сарнисан фазын тунадасжилтын эсэргүүцэл - тунадасны тогтвортой байдал, түүний хэсгүүдийг нэгтгэх эсэргүүцэл - нэгтгэх тогтвортой байдал. Тунадасжилтын тогтвортой байдал нь дисперсийн орчны эзэлхүүний туршид тархсан фазын хэсгүүдийн жигд тархалтыг хадгалах тархсан системийн чадварыг тодорхойлдог.
Брауны хөдөлгөөнд оролцох чадвартай хэт микрогетероген системүүд бөгөөд үүний үр дүнд тархсан фазын хэсгүүд хэмжээтэй байдаг.<1 мкм практически равномерно распределяются по объёму дисперсионной среды.
Агрегатив тогтвортой байдлын үүднээс авч үзвэл дисперсийн систем нь термодинамикийн хувьд тогтвортой (лиофилик) байж болно, тэдгээр нь аль нэг фазын аяндаа тархах (уусгах) үр дүнд үүсдэг. Ийм системийн жишээ бол өндөр молекул жинтэй нэгдлүүдийн уусмал (HMCs), коллоид гадаргуугийн идэвхтэй бодисын мицелляр уусмал болон бусад.
Термодинамик тогтворгүй дисперс системийг лиофобик дисперс систем гэж нэрлэдэг. Ийм системийг аяндаа тархах замаар олж авах боломжгүй тул тэдгээрийг бий болгохын тулд гадны энерги зарцуулагдах ёстой. Дүүргэгчийн тогтвортой байдлыг хангахын тулд тогтворжуулагчийг ихэвчлэн ийм системд нэвтрүүлдэг.
Лиофобик уусмалуудын нэгтгэх тогтвортой байдлын хүчин зүйлсийг жагсаая.
Тусгаарлах">коллоид системийг тогтворжуулах электростатик хүчин зүйл. Коллоид бөөмсийг түлхэх боломжит саадыг бий болгож, нэгтгэх тогтвортой байдлыг хангахын тулд лиофобик системд (коллоид уусмал) электролитуудыг нэмнэ.
Электролит нэмэх нь тархсан фазын хэсгүүдийн гадаргуу дээр давхар цахилгаан давхарга үүсэхэд хүргэдэг. EDL үүсэх нь нэг талаас, системийн термодинамик тогтворжилтыг нэмэгдүүлж, гадаргуу хоорондын хурцадмал байдал буурахад хүргэдэг бөгөөд нөгөө талаас бөөмсийг нэгтгэх замд электростатик түлхэлтийн (ионы тогтвортой байдлын хүчин зүйл) боломжит саадыг бий болгодог. .
Энэ саад бэрхшээлийн мөн чанарыг авч үзье. дагуу тогтвортой байдлын онолДерягин, Ландау, Вервей, Овербекийн гидрофоб коллоидууд (DLFO онол), DES-тэй бөөмсийн хооронд татах, түлхэх хүч үйлчилдэг. Идэвх хүч нь салангид даралтын улмаас үүсдэг: бөөмсүүд бие биендээ ойртох үед EDL-ийн сарнисан хэсгүүд давхцаж, хэсгүүдийн хоорондох эсрэг ионуудын концентраци нь фазын доторхоос өндөр болдог. Тархалтын орчны урсгал бөөмс хоорондын зай руу орж, тэдгээрийг салгах хандлагатай байдаг. Энэ урсгал нь салангид даралтыг үүсгэдэг.
Бөөмүүдийн хоорондох татах хүч нь ван дер Ваалсын хүчний шинж чанартай байдаг. Ижил цэнэгтэй бөөмсүүд хоорондоо ойртох үед харилцан үйлчлэлийн боломжит энергийн хамаарлын нийт муруй нь нарийн төвөгтэй хэлбэртэй байдаг, учир нь таталцлын энерги ба түлхэлтийн энерги хоёулаа өөр өөр функциональ хамаарлаар тодорхойлогддог. Ерөнхийдөө энэ нь хоёр минимум (анхдагч ба хоёрдогч) ба дээд тал нь боломжит саадтай байдаг.
Хамгийн их боломжит энерги (томъёо" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook948/files/Ris-75.gif" border="0" align="absmiddle" alt="Брауны хөдөлгөөнд оролцдогдараа нь ойртож буй тоосонцор боломжит саадыг даван туулж, бие биетэйгээ нэгтгэнэ. Ийм систем нь кинетик болон термодинамикийн хувьд тогтворгүй байдаг.
Гадны электролитийг тархсан системд оруулах үед сарнисан давхаргын зузаан буурч, цахилгаан кинетик потенциалын үнэ цэнэ буурч, улмаар тархсан фазын хэсгүүдийн наалдац (нийлбэр) -ээс бүрдэх коагуляци ялгардаг. .Ерөнхий утгаараа коагуляци гэдэг нь сарнисан системийн нэгтгэх тогтворжилт алдагдахыг ойлгодог.Мөн коагуляци гэдэг нь дусал болон бөмбөлөгүүдийг нэгтгэх үйл явцыг ихэвчлэн нэгдэх үйл явц юм.
Коагуляци ба изотерм нэрэх нь тунадасжилтын тогтвортой байдал, фазын тусгаарлалтыг зөрчихөд хүргэдэг (флокс үүсэх, хур тунадас, тусгаарлалт). Төвлөрсөн системд коагуляци нь орон зайн бүтэц үүсэхэд хүргэдэг бөгөөд фазын тусгаарлалт дагалддаггүй. Лиофобик дисперсийн системийн коагуляци нь янз бүрийн гадны нөлөөллийн үр дүнд үүсч болно: халаах эсвэл хөргөх, хүчтэй сэгсрэх, холих, гэрэл болон янз бүрийн төрлийн цацрагт өртөх, цахилгаан гүйдэлд өртөх, хэт авианы нөлөөлөл гэх мэт. Ихэнх тохиолдолд тархсан системийн коагуляци нь электролитийг нэмэхэд тохиолддог - электролитийн коагуляци.
Нэмсэн электролитийн нэг ион (коагулянт ион) нь коагуляц хийх чадвартай байдаг. Коагуляцын ионы коагуляцийн чадвар нь цэнэгийг нэмэгдүүлэх тусам нэмэгддэг (Шульцегийн дүрэм). Коагуляцын ионы цэнэг нь коллоид бөөмийн цэнэгийн эсрэг үргэлж байдаг (Хардигийн дүрэм). Үүний үр дүнд сөрөг уусмалын коагуляци нь нэмсэн электролитийн катионуудаас үүсдэг.
Өгөгдсөн электролит нь коагуляци үүсгэдэг эгзэгтэй концентрацийн утгыг нэрлэдэг коагуляцийн босго(Sk). Энэ нь ммоль/л эсвэл моль/л-ээр илэрхийлэгдэнэ.
Коагуляцийн кинетикийн үүднээс авч үзвэл коагуляци хурдан эсвэл удаан байж болно. Удаан коагуляцибүх бөөмсийн мөргөлдөөн үр дүнтэй байдаггүй үед энергийн саад байгаа тул мөргөлдөөний үр ашиг бүрэн бус байдагтай холбоотой. Энэ үе шатанд коагуляцийн хурд нь нэвтрүүлсэн электролитийн концентрацаас хамаарна.
Хурдан коагуляциТухайн системд тодорхой хэмжээний электролит (босго агууламж) нэвтрүүлэх үед ихэнх бөөмсийн кинетик энерги нь тогтоосон саадын утгаас давж, бөөмсийн мөргөлдөх бүр нь наалддаг. Тиймээс электролитийн концентраци нь хурдан коагуляцийн хурдад нөлөөлөхгүй. Электролитийн коагуляцийн чадвар нь тэдгээрийн шингээх чадварын нэгэн адил ионуудын цэнэг ба радиусаас хамаардаг.
Коагуляцийн хурд тогтмол байх электролитийн концентрацийг гэнэ хурдан коагуляцийн босго..gif" border="0" align="absmiddle" alt="=0 бүх бөөмсийн мөргөлдөөн үр дүнтэй, онол нь хурдан коагуляцийн хурдны тогтмолы энгийн томъёог өгдөг: formula" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook948/files/Ris-52.gif " border=" 0" align="absmiddle" alt="- орчны зуурамтгай чанар..gif" border="0" align="absmiddle" alt="мөн бүх бөөмсийн мөргөлдөөн үр дүнтэй байдаггүй (удаан коагуляцийн хурдны тогтмолыг тодорхойлох томъёонд" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook948/files/Ris-82.gif" хүрээ ="0" зэрэгцүүлэх "absmiddle" alt="..gif" border="0" align="absmiddle" alt="ба удаан гаргах">системийн тогтвортой байдлын хэмжүүр.
DLFO онолын дагуу коллоид системийг электролитээр хурдан коагуляци хийх үед хоёр үндсэн механизм боломжтой байдаг.
Тусгаарлах">Баяжуулалтын коагуляци нь электролитийн концентраци, өөрөөр хэлбэл уусмалын ионы хүч нэмэгдэх үед ажиглагддаг. Энэхүү коагуляцийн механизм нь өвөрмөц шингээх чадваргүй индифферент электролитийн нөлөөн дор явагддаг.
Саармагжуулах(шингээх) коагуляци нь томъёоны бууралтын үр дүнд үүсдэг" src="http://hi-edu.ru/e-books/xbook948/files/Ris-84.gif" border="0" align=" absmiddle" alt=" (DLFO онолын дагуу n=6).
Коагуляци нь системд янз бүрийн электролит байгаа эсэхээс үл хамааран хоёрдмол утгатай байдаг. Энэ тохиолдолд ажиглагдсан үзэгдлийг дараахь байдлаар бууруулж болно: антагонизм, нэмэлт, синергизм (үзнэ үү). Үүнээс гадна эсрэг цэнэгтэй бөөмс бүхий зольууд байгаа нь харилцан коагуляци (гетерокоагуляци) үүсгэдэг.
Цусны бүлэгнэлтийн эсрэг лиофобик золийн тогтвортой байдал нь HMV: уураг, полисахарид гэх мэт агуулагдах үед нэмэгддэг. Зольыг коагуляциас хамгаалах чадварыг 10 мл уусмалаас хамгаалдаг хуурай HMV-ийн миллиграммтай тэнцэх хамгаалалтын тоогоор тоон хэмжээгээр илэрхийлдэг. ууссан уусмалд 1 мл 10% нэмэхэд коагуляци ялгарах">мэдрэмтгий байдал. HMV-ийн бага концентрацитай үед бөөмс дээр сул шингээлтийн давхарга үүсч, бөөмсийн гадаргуугийн нэг хэсэг нь чөлөөтэй хэвээр байх ба үүсэх магадлал. нэг макромолекулын янз бүрийн хэсгүүдийн шингээлт нь тархсан фазын хоёр ширхэгт нэмэгддэг.
Химийн шинжлэх ухааны нэр дэвшигч, дэд профессор
Сэдэв 2. Дисперс системийн шинж чанар,
тэдгээрийн тогтвортой байдал, коагуляци
Хичээл 2. Дисперс системийн тогтвортой байдал
Лекц
Саратов - 2010 он
Хэрэв AgCl тунадас нь AgNO3-аас илүү гарсан бол коллоид мицелл өөр бүтэцтэй болно. Потенциал тодорхойлох Ag+ ионууд AgCl агрегат дээр шингэж, NO3- ионууд эсрэг ионууд болно.
Усанд уусдаггүй барийн сульфатын хувьд (BaCl2-ээс их хэмжээгээр авсан) коллоид бөөмийн бүтцийг дараах томъёогоор илэрхийлж болно.
BaCl2(g) + NaSO4 ® BaSO4(хатуу) + 2NaCl
Цахилгаан талбарт эерэг цэнэгтэй мөхлөг нь сөрөг цэнэгтэй катод руу шилжинэ.
2. ТОГТВОРТОЙ БАЙДАЛ БА БҮЛГДЭЛИЙН ФИЗИКИЙН ОНОЛ
Коллоид тогтвортой байдал - тархсан системийн найрлага өөрчлөгдөхгүй байх чадвар (тархсан фазын агууламж ба бөөмийн хэмжээ хуваарилалт), түүнчлэн гадаад төрх байдал: өнгө, ил тод байдал, "нэгдмэл байдал".
Коллоидуудын хоёр ангиллын хооронд тогтвортой байдлын огцом ялгаа байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй. лиофиль Тэгээд лиофобик . Лиофилийн коллоидууд нь дисперсийн орчинд өндөр хамааралтай байдаг бөгөөд тэдгээр нь аяндаа тархаж, термодинамикийн хувьд тогтвортой коллоид уусмал үүсгэдэг. Лиофобик коллоидууд нь уусгагчтай харьцангуй бага хамааралтай бөгөөд тэдгээрийн тархалт нь термодинамикийн хувьд тогтворгүй бөгөөд интерфэйс дэх гадаргуугийн өндөр хурцадмал шинж чанартай байдаг. Энэ нь бидний судлах болно lyophobic sols-ийн тогтвортой байдал, коагуляци юм.
Коллоид тогтвортой байдлыг уламжлалт байдлаар ангилдаг тунадасжилт (кинетик) ба нэгтгэсэн .
Туналтын тогтвортой байдал системийн тоосонцор суултыг эсэргүүцэх чадвараар тодорхойлогддог. Тунадасжилт буюу бөөмсийн тунадас нь тархсан системийг устгахад хүргэдэг. Тархсан системийг авч үздэг тунадасжилтад тэсвэртэй , хэрэв түүний тархсан тоосонцор суурьшихгүй бол систем нь үе шатуудад хуваагддаггүй, өөрөөр хэлбэл тогтвортой тархалт-тунамал тэнцвэрт байдалд байна.
Тунадасжилтын тогтвортой байдал нь үндсэндээ тархсан фазын ширхэгийн хэмжээнээс хамаарна. Хэрэв тэдгээрийн хэмжээ 1000 нм-ээс бага бол систем нь ихэвчлэн тунадасжилтын тогтвортой байдал өндөртэй байдаг. Том хэсгүүдийн хувьд систем тогтворгүй, өөрөөр хэлбэл цаг хугацааны явцад давхраажиж, тархсан фазын хэсгүүд дээш хөвж, эсвэл тунадас үүсгэдэг.
Нэгтгэсэн тогтвортой байдал нь дисперс систем нь бөөмсийн наалдацыг эсэргүүцэх чадвараар тодорхойлогддог, өөрөөр хэлбэл тархсан фазын ширхэгийн хэмжээг өөрчлөхгүй байх. Гэвч системүүд чөлөөт энергиэс (энэ тохиолдолд гадаргуугийн энерги) "салах" хүслийн улмаас тархсан фазын хэсгүүд нэгдэх эсвэл дахин талстжих замаар томрох хандлагатай байдаг.
Доод коагуляци бөөмсийн наалдамхай, нэгдлээс бүрдэх дисперсийн системийн нэгтгэх тогтвортой байдлын алдагдлыг ойлгох.
Хэрэв дисперсийн фазын ширхэгийн хэмжээ тогтмол бөгөөд цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй бол коллоид дисперс систем нь тунадасжилтын тогтвортой байдлыг хязгааргүй хадгалж чадна. Дисперс систем дэх тоосонцорыг бүдүүн болгох (агрегацын тогтвортой байдал алдагдах) нь тунадасжилтын тогтвортой байдал, тунадасжилтыг зөрчихөд хүргэдэг.
Туршилттай хангалттай нийцэж байгаа лиофобик уусмалын тогтвортой байдлыг тодорхойлдог тоон хамаарлыг тогтвортой байдал ба коагуляцийн физик онолын үндсэн дээр олж авсан.
Тогтвортой байдал ба коагуляцийн физикийн онол (DPST)
Энэ онолыг хамгийн ерөнхий хэлбэрээр 2010 онд Зөвлөлтийн эрдэмтэд, хожим нь тэднээс үл хамааран Голландын эрдэмтэд Вервей, Овербек нар боловсруулсан. Эдгээр эрдэмтдийн нэрний эхний үсгүүдэд үндэслэн онолыг DLFO онол гэж нэрлэдэг.
Коллоид системийн тогтвортой байдлын онол нь бөөмсийн таталцлын болон түлхэлтийн хүчний хоорондын хамааралд суурилсан байх ёстой. DLVO онол нь бөөмс хоорондын электростатик түлхэлт ба молекул хоорондын таталцлыг харгалзан үздэг.
Ижил цэнэгтэй хэсгүүдийн хоорондох цахилгаан статик түлхэлт нь бие биедээ хангалттай ойртож, цахилгаан давхар давхаргууд нь давхцаж, түлхэгддэг.
a) түлхэлт байхгүй б) бөөмс няцаах
(DES давхцдаггүй) (DES давхцдаг)
Нилээд төвөгтэй тооцооллын үр дүнд (бид үүнийг орхигдуулсан) бөөмсийн цахилгаан түлхэлтийн энергийн илэрхийлэлийг олж авдаг. Энэ илэрхийллийн дагуу бөөмсийн түлхэлтийн энерги нь экспоненциал хуулийн дагуу тэдгээрийн хоорондын зай багасах тусам нэмэгддэг.
энд Ue нь түлхэлтийн энерги;
c нь бөөмийн гадаргуу дээрх потенциал;
h – бөөмс хоорондын зай.
Зольийн тогтвортой байдалд нөлөөлдөг хоёр дахь төрлийн хүч бол бөөмс хоорондын татах хүч юм. Эдгээр нь төвийг сахисан молекулуудын хооронд ажилладаг хүчнүүдтэй ижил шинж чанартай байдаг. Ван дер Ваальс бодит хий, шингэний шинж чанарыг эдгээр хүч байгаагаар тайлбарлав. Молекул хоорондын хүч үүсэх нь дипольуудын харилцан үйлчлэл (Кисон эффект), нэг молекулыг нөгөө молекулын туйлшрал (Дебай эффект) ба Лондонгийн дисперсийн хүчнээс үүдэлтэй бөгөөд энэ нь төвийг сахисан атом, молекулуудад агшин зуурын диполууд байгаатай холбоотой юм.
Молекулын таталцлын хүчний хамгийн түгээмэл бүрэлдэхүүн хэсэг нь дисперсийн бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хамакерын хийсэн тооцоолол нь молекулын таталцлын энергийн дараах илэрхийлэлд хүргэсэн (бие биенээсээ бага зайд байрлах параллель ялтсуудын хувьд).
Цагаан будаа. 2. Боломжит муруй
Бөөмийн нийт харилцан үйлчлэлийн энергийн муруй хэлбэр нь тэдгээрийн гадаргуу дээрх потенциал, Хамакер тогтмолын утга, бөөмсийн хэмжээ, хэлбэр зэргээс хамаарна. Тиймээс эдгээр бүх хүчин зүйлээс хамааран нэгтгэх тогтвортой байдлын тодорхой төлөвт тохирсон гурван боломжит муруйг ялгадаг (Зураг 3).
 |
Цагаан будаа. 3. Дисперс системийн боломжит муруй
өөр өөр нэгтгэх тогтвортой байдалтай
1-р муруй нь бөөмс хоорондын аль ч зайд татах энерги давамгайлах системийн төлөвтэй тохирч байна.
түлхэлтийн энерги. Систем нь тогтворгүй, хурдан коагуляци хийдэг.
Муруй 2 нь нэлээд өндөр боломжит саад ба хоёрдогч минимум байгааг харуулж байна. Энэ тохиолдолд флокууд амархан үүсдэг бөгөөд тэдгээрийн хэсгүүд нь орчны давхаргаар тусгаарлагдсан байдаг. Энэ нь хоёрдогч доод түвшинд тохиолддог. Энэ төлөв нь коагуляцийн урвуу чадвартай тохирч байна. Тодорхой нөхцөлд боломжит саад бэрхшээлийг даван туулж, анхдагч хамгийн багадаа эргэлт буцалтгүй коагуляци үүсдэг.
3-р муруй нь хоёр дахь минимум байхгүй тохиолдолд өндөр потенциалтай саадтай системийн төлөвтэй тохирч байна. Ийм системүүд нь маш сайн нийлбэр тогтвортой байдалтай байдаг.
3. ДАГАХ ҮНДСЭН ЗОХИЦУУЛАЛТ
ЭЛЕКТРОЛИТИЙН ҮЙЛ АЖИЛЛАГАА
Коагуляцийн шалтгаан нь дулаан, хүйтэн, цахилгаан соронзон орон, хатуу цацраг, механик нөлөөлөл, химийн бодисын нөлөө байж болно.
Коагуляцийн хамгийн түгээмэл шалтгаан нь электролитийн үйлдэл юм.
Электролитүүд нь EDL-ийн бүтцийг өөрчилдөг бөгөөд зета потенциалыг бууруулдаг (бөөмүүд дээр электролитийн ионуудыг шингээх, эсвэл EDL-ийн сарнисан хэсгийг шахах зэргээс шалтгаалан) нь бөөмс хоорондын электростатик түлхэлт буурахад хүргэдэг. DLVO-ийн онолын дагуу, үр дүнд нь бөөмс нь татах хүч давамгайлах зайд бие биедээ ойртож, улмаар хоорондоо наалдаж, коагуляци үүсгэдэг.
Коагуляцийн босго (Ck, g-ээр тэмдэглэсэн) нь тодорхой хугацааны туршид тодорхой харагдахуйц коагуляцийн нөлөө (өнгө өөрчлөгдөх, булингарлах, тунадас үүсэх) үүсгэдэг электролитийн хамгийн бага концентраци юм. Коагуляцийн босгыг янз бүрийн концентрацитай электролитийн уусмал оруулах үед тархсан системд гарсан өөрчлөлтийг ажиглах, эсвэл зохих багаж хэрэгслийг ашиглан өөрчлөлтийг бүртгэх, ихэнхдээ системийн оптик нягтрал эсвэл булингарыг хэмжих замаар тодорхойлно.
Коагуляци нь тодорхой дүрмийг дагаж мөрддөг. Тэднийг харцгаая.
Коагуляцийн дүрэм
– Коагуляци нь аливаа электролит, хэрэв тэдгээрийн концентрациас үүдэлтэй байдаг
систем дэх коагуляцийн босго гэж нэрлэгддэг тодорхой доод хэмжээнээс хэтрэх болно. Үүний шалтгаан нь дизель хөдөлгүүрийн шахалт юм. Коагуляцийн босго нь янз бүрийн электролит ба өөр өөр дисперсийн системд өөр өөр байдаг.
– Зөвхөн коллоид бөөмийн цэнэгийн эсрэг цэнэгтэй электролитийн ион л коагуляцийн нөлөөтэй бөгөөд коагуляцийн чадвар нь илүү хүчтэй илэрхийлэгдэх тусам эсрэг ионы валент өндөр байна. Энэ загварыг Schulze-Hardy дүрэм гэж нэрлэдэг. Энэ дүрмийн дагуу коагуляцийн босгоны харьцаа нэг-; Хоёр ба гурвалсан эсрэг ионууд дараах байдалтай байна.
Жишээлбэл, тоосонцор нь сөрөг цэнэгтэй хүнцэл сульфидын As2S3-ийн хувьд янз бүрийн электролитийн коагуляцийн босго дараах утгатай байна: LiCl – 58 ммоль/л; MgCl2 – 0.71 ммоль/л, AlCl3 – 0.043 ммоль/л.
Органик ионуудын цувралд шингээх чадвар нэмэгдэж, улмаар цэнэгийг саармагжуулах тусам коагуляцийн нөлөө нэмэгддэг.
– Ижил цэнэгтэй хэд хэдэн органик бус ионуудын бүлэгнэлтийн идэвхжил нь усжилт багасах тусам (эсвэл радиус нэмэгдэхэд) нэмэгддэг. Жишээлбэл, нэг валент катион ба анионуудын цувралд коагуляцын идэвх ба усжилт нь дараах байдлаар өөрчлөгддөг.
Хөнгөн цагаан" href="/text/category/alyuminij/" rel="bookmark">хөнгөн цагаан, цахиур, төмөр).
3. Энтропийн хүчин зүйл , Эхний хоёр шиг тэд термодинамик шинж чанартай байдаг. Энэ нь дулааны хөдөлгөөнд бөөмс эсвэл тэдгээрийн гадаргуугийн хүч оролцдог системд ажилладаг. Үүний мөн чанар нь тархсан фазын системийн эзлэхүүнд жигд тархах хандлагад оршдог бөгөөд энэ нь бөөмс мөргөлдөж, хоорондоо наалддаг магадлалыг бууруулдаг.
Энтропик түлхэлтийг хөдөлгөөнт эсрэг ионууд эсвэл гадаргуугийн идэвхтэй бодис (гадаргуугийн идэвхтэй бодис) ба өндөр молекул жинтэй нэгдлүүдийн (HMWs) урт, уян хатан радикалууд байдаг гадаргуугийн давхаргатай шууд харилцан үйлчлэлд үндэслэн тайлбарлаж болно. Ийм радикалууд нь олон төрлийн бүтэцтэй байдаг. Бөөмийн ойртох нь эрх чөлөөний зэрэг буюу конформацийн бууралтад хүргэдэг бөгөөд энэ нь энтропи буурч, улмаар чөлөөт гадаргуугийн энерги нэмэгдэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь термодинамикийн хувьд тааламжгүй процесс юм. Тиймээс энэ хүчин зүйл нь бөөмсийг түлхэхэд хувь нэмэр оруулдаг.
4. Бүтцийн-механик хүчин зүйл кинетик юм. Түүний үйлдэл нь бөөмсийн гадаргуу дээр уян хатан хальс байдаг бөгөөд тэдгээрийг устгахад эрчим хүч, цаг хугацаа шаардагддаг. Ихэвчлэн ийм хальсыг тогтворжуулагчийг системд нэвтрүүлэх замаар олж авдаг - гадаргуугийн идэвхт бодис ба IUDs (коллоид хамгаалалт). Гадаргуугийн давхаргууд нь усан флотын гинж ба урт гинжний гадаргуугийн идэвхт бодисыг хооронд нь холбож, заримдаа полимержилтын үр дүнд өндөр бат бэх шинж чанарыг олж авдаг.
Бүтцийн-механик болон бусад хүчин зүйлийн нөлөөлөл нь иймэрхүү үзэгдэлд илэрдэг. коллоид хамгаалалт
Коллоид хамгаалалт Зарим өндөр молекулт бодисыг уусганд оруулах үед бөөмсийн гадаргуу дээр шингээлтийн давхарга үүссэний улмаас коллоид системийн тогтвортой байдал нэмэгдэхийг нэрлэдэг. .
Коллоид хамгаалалтыг хангах чадвартай бодисууд нь уураг, нүүрс ус, пектин, усан бус тархалтын орчин бүхий системүүдийн хувьд резин юм. Хамгаалалтын бодисууд нь тархсан хэсгүүдийн гадаргуу дээр шингэдэг бөгөөд энэ нь системийн гадаргуугийн энергийг багасгахад тусалдаг. Энэ нь түүний термодинамик тогтвортой байдлыг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд коллоид тогтвортой байдлыг хангадаг. Ийм системүүд нь маш тогтвортой байдаг тул аяндаа үүсэх чадварыг олж авдаг. Жишээлбэл, уусдаг кофе нь хүнсний зориулалттай гадаргуугийн идэвхтэй бодисоор боловсруулсан нарийн нунтагласан кофены нунтаг юм.
Төрөл бүрийн бодисын тогтворжуулах нөлөөг үнэлэхийн тулд "алтан тоо", "бадмаараг тоо" гэх мэт нөхцөлт шинж чанаруудыг нэвтрүүлсэн.
Алтан тоо - энэ нь 10 мл улаан алтны гидрозолыг (өнгө өөрчлөгдөхөөс сэргийлж) 1 см3 натрийн хлоридын 10%-ийн уусмалын коагуляцийн нөлөөнөөс хамгаалах тогтворжуулах бодисын хамгийн бага масс (мг) юм.
Ruby дугаар - энэ нь 0.1 кг/м3 массын концентрацитай Конго улаан будгийн (Конго бадмаараг) 10 см3 уусмалыг 1 см3 коагуляцийн нөлөөнөөс хамгаалах чадвартай тогтворжуулах бодисын хамгийн бага масс (мг) юм. 10% натрийн хлоридын уусмал.
Жишээлбэл, төмсний цардуулын алтан тоо 20. Энэ нь 20 мг цардуулыг алтны уусмалд оруулахад уусгагч электролитийг 1 см3 10%-ийн натрийн уусмалд нэмэхэд уусмалын коагуляци үүсэхээс сэргийлдэг гэсэн үг юм. хлоридын уусмал. Тогтворжуулах бодис болох цардуул нэмэлгүйгээр ийм нөхцөлд алтны уусмал тэр даруй коагуляц (устгадаг) болно.
Хүснэгт 1-д зарим хамгаалалтын бодисын хамгийн түгээмэл тоонуудыг харуулав.
Хамгаалалтын нөлөө нь үйлдвэрлэлийн чухал ач холбогдолтой юм. Үүнийг эм, хүнсний бүтээгдэхүүн, техникийн эмульс, катализатор гэх мэт үйлдвэрлэлд харгалзан үздэг.
Хүснэгт 1. Зарим хамгаалалтын бодисын хамгийн түгээмэл тоонуудын утгууд
Хамгаалах бодис | Алтан тоо | Ruby дугаар |
Гемоглобин | ||
Декстрин | ||
Төмсний цардуул | ||
Натрийн казеинат |
ДҮГНЭЛТ
Өнөөдрийн лекцээр бид дисперс фазын бөөмсийн бүтэц, дисперс системийн тогтвортой байдал, эвдрэлд нөлөөлдөг гол хүчин зүйлсийг судалсан. Эмульс, аэрозоль, суспенз зэрэг тогтвортой коллоид системийг олж авах, түүнчлэн үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийн явцад үүссэн "хортой" дисперсийн системийг устгахдаа эдгээр хүчин зүйлсийг харгалзан үзэх шаардлагатай.
Биеийн тамирын тэнхимийн дэд профессор
