Лиофобные дисперсные системы. Конденсация. Растворение. Флокуляция. Лекция 13

Содержание

Слайд 2

Устойчивость лиофобных систем

Устойчивость коллоидных систем – постоянство их свойств во времени:
Дисперсности;
Распределения

Устойчивость лиофобных систем Устойчивость коллоидных систем – постоянство их свойств во времени:
по объему частиц дисперсной фазы;
Межчастичного взаимодействия.

Коагуляция – слипание и слияние частиц. В более узком смысле коагуляция – процесс слипания частиц. Слияние частиц – коалесценция.
Гетерокоагуляция – слипание частиц различной природы.
Адагуляция – взаимодействие частиц дисперсной фазы с макроповерхностями.
Флокуляция – образование агрегатов из нескольких частиц, разделенных прослойками среды.
Пептизация – обратный процесс образования устойчивой дисперсной системы из осадка или геля (структурированной дисперсной системы).

Слайд 3

Процессы в дисперсных системах

Истинный раствор

Устойчивая дисперсная система

Флокулы (агрегаты, разделенные жидкими прослойками)

Коагуляционно- тиксотропные

Процессы в дисперсных системах Истинный раствор Устойчивая дисперсная система Флокулы (агрегаты, разделенные
системы

Грубые дисперсии

Конденсационно-кристаллизационные структуры

конденсация

растворение

Флокуляция

Пептизация

Частицы разделены жидкими прослойками

Коагуляционное структурообразование

Разрушение структуры

диспергирование

Конденсационное структурообразование

дисперги-рование

Коалесценция жидкости и газа, агрегация твердых тел

Частицы находятся в непосредственном контакте

коагуляция

диспергирование и стабилизация

Устойчивость коллоидных систем

Слайд 4

Устойчивость лиофобных систем

Агрегативная устойчивость нестабилизированных лиофобных систем носит кинетический характер.
Лиофобные стабилизированные системы

Устойчивость лиофобных систем Агрегативная устойчивость нестабилизированных лиофобных систем носит кинетический характер. Лиофобные
термодинамически устойчивы к коагуляции. Они могут быть выведены из этого состояния при нарушении стабилизации. Системы, термодинамически устойчивые к коагуляции, остаются термодинамически неустойчивыми к изотермической перегонке.

Слайд 5

Изотермическая перегонка

Зависимость растворимости от размера частиц:

Изотермическая перегонка – процесс переноса вещества от

Изотермическая перегонка Зависимость растворимости от размера частиц: Изотермическая перегонка – процесс переноса
мелких частиц к крупным, вызванный большей растворимостью мелких частиц.

 

 

- уравнение Кельвина

Слайд 6

Изотермическая перегонка

 

Имеют высокую энергию активации;
Энергия активации для твердых частиц выше, чем для

Изотермическая перегонка Имеют высокую энергию активации; Энергия активации для твердых частиц выше, чем для жидких
жидких

Слайд 7

Изотермическая перегонка

 

Изотермическая перегонка

Слайд 8

Стабилизация дисперсных систем

Агрегативная устойчивость нестабилизированных лиофобных систем носит кинетический характер.
Лиофобные стабилизированные системы

Стабилизация дисперсных систем Агрегативная устойчивость нестабилизированных лиофобных систем носит кинетический характер. Лиофобные
термодинамически устойчивы к коагуляции. Они могут быть выведены из этого состояния при нарушении стабилизации. Системы, термодинамически устойчивые к коагуляции, остаются термодинамически неустойчивыми к изотермической перегонке.

Слайд 9

Факторы стабилизации дисперсных систем

Факторы стабилизации дисперсных систем

Слайд 10

Факторы стабилизации дисперсных систем

В реальных системах часто действует комбинация различных факторов.
Термодинамические факторы

Факторы стабилизации дисперсных систем В реальных системах часто действует комбинация различных факторов.
уменьшают вероятность эффективных столкновений, создают потенциальные барьеры, замедляющие или предотвращающие процесс коагуляции.
Чем меньше поверхностное натяжение, тем ближе система к термодинамически устойчивой. Однако снижение поверхностного натяжения в агрегативно неустойчивой системе необязательно ведет к снижению скорости коагуляции!!!

Слайд 11

Кинетика коагуляции лиофобных систем

Измерения – через одинаковый промежуток времени после введения порции

Кинетика коагуляции лиофобных систем Измерения – через одинаковый промежуток времени после введения
электролита

Быстрая коагуляция: все столкновения эффективны, снят потенциальный барьер
В концентрированных системах переход из одной области в другую сопровождается изменением объемных свойств (напр., вязкости).

Слайд 12

Кинетика коагуляции лиофобных систем

 

r

x

Rп

 

 

Кинетика коагуляции лиофобных систем r x Rп

Слайд 13

Кинетика коагуляции лиофобных систем

 

 

- уравнение Смолуховского

Кинетика коагуляции лиофобных систем - уравнение Смолуховского

Слайд 14

Кинетика коагуляции лиофобных систем

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Кинетика коагуляции лиофобных систем 1

Слайд 15

Кинетика коагуляции лиофобных систем

 

 

 

 

 

Кинетика коагуляции лиофобных систем

Слайд 16

Кинетика коагуляции лиофобных систем

 

 

 

Кинетика коагуляции лиофобных систем

Слайд 17

Кинетика коагуляции лиофобных систем

 

Кинетика коагуляции лиофобных систем

Слайд 18

Кинетика коагуляции лиофобных систем

Теория Мюллера
Усовершенствование теории Мюллера: рассматриваются полидисперсные коллоидные системы.
Основные выводы:

Кинетика коагуляции лиофобных систем Теория Мюллера Усовершенствование теории Мюллера: рассматриваются полидисперсные коллоидные

Полидисперсные системы коагулируют быстрее, чем монодисперсные. Обоснование: крупные частицы выступают в роди зародышей коагуляции.
Плоские частицы коагулируют с той же скоростью, что и сферические;
Частицы-палочки должны коагулировать быстрее.

Слайд 19

Аэрозоли

Классификация аэрозолей

Особенности аэрозолей
Отсутствие эффективных путей стабилизации – принципиальная лиофобность. Устойчивость – исключительно

Аэрозоли Классификация аэрозолей Особенности аэрозолей Отсутствие эффективных путей стабилизации – принципиальная лиофобность.
кинетическая.
Размер частиц дисперсной фазы сопоставим с длиной свободного пробега молекул.
Высокая скорость изотермической перегонки и коагуляции вследствие высоких коэффициентов диффузии и низкой вязкости газов.
Размер частиц в большинстве аэрозолей - 10-5..10-3 см. Более крупные оседают, мелкие – коагулируют.

Слайд 20

Аэрозоли

Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей

 

 

Радиус частицы

Радиус молекулы

Концентрация газа

Аэрозоли Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей Радиус частицы Радиус молекулы Концентрация газа

Слайд 21

Аэрозоли

Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей

Аэрозоли Молекулярно-кинетические свойства аэрозолей

Слайд 22

Аэрозоли

Электрические свойства аэрозолей

 

Аэрозоли Электрические свойства аэрозолей

Слайд 23

Аэрозоли

Применение аэрозолей

Постановка дымовых завес;
Применение отравляющих веществ;
Применение ядохимикатов;
Аэрозольные лекарственные формы;
Бытовая химия;
Очистка воздуха и

Аэрозоли Применение аэрозолей Постановка дымовых завес; Применение отравляющих веществ; Применение ядохимикатов; Аэрозольные
газовых смесей

Разрушение аэрозолей

Распыление концентрированных растворов гигроскопических веществ (CaCl2) или твердых частиц (AgI – имеет кристаллографическое сходство со льдом, CO2);
Электрофильтры: зарядка частиц аэрозоля с последующим электрофорезом;
Фильтры с очень извилистыми порами (фильтры Петрянова (HEPA-фильтры))

Слайд 24

Пены

Классификация систем г/ж

Системы г/ж
Газовые эмульсии
Пены (содержание газа – более 70% об.)

Строение пенной

Пены Классификация систем г/ж Системы г/ж Газовые эмульсии Пены (содержание газа –
ячейки
Идеализированная структура – пентагональный додекаэдр. Не может непрерывно заполнять пространство.
Правила Плато:
Три пленки образуют канал.
Четыре канала образуют вершину.
Сечение канала – треугольник с вогнутыми сторонами, давление в нем понижено по сравнению с давлением в ячейках

Кратность пены – отношение объема пены к объему содержащейся в ней жидкости