3. Уравнение энергии молекулярной составляющей (Uм), его анализ. Физический смысл сложной константы Гамакера. От чего зависит её величина?
В основе теории лежит свойство аддитивности дисперсионных сил, возникающих за счет флуктуации.
2 ÷ 3 Ǻ, Uд ~ 1/Н6
Uадс ~ 1/Н3
200 ÷ 300 Ǻ, Uм~ 1/Н
Уравнение Гамакера:
Uм = - Ar1r2/[6(r1+r2)H]
r1, r2, радиусы частиц;
Н – расстояние между частицами
А – константа Гамакера. ~10-19÷10-20 Дж – определяется плотностью упаковки атомов, их полярностью и энергией ионизации. => А определяется интенсивностью межмолекулярных взаимодействий внутренней фазы. Полярные частицы в вакууме притягиваются сильнее, чем неполярные.
Для взаимодействия частиц в конденсированных средах в уравнение Гамакера подставляют сложную константу (А*)
А* = А11 + А22 – 2А12
А11 – вакуумная константа Гамакера для частиц дисперсной фазы
А22 – константа Гамакера для частиц дисперсионной среды
А12 – определяется интенсивностью межмолекулярных взаимодействий на границе раздела фаз. Чем они сильнее, тем больше А12 , тем меньше А* (силы притяжения между частицами уменьшаются).
Константа Гамакера учитывает природу взаимодействующих тел.
Чем сильнее взаимодействует дисперсная фаза со средой, тем меньше константа Гамакера, это значит, что силы притяжения между частицами уменьшаются.
Для области малых потенциалов суммарная энергия взаимодействия равна
Первичный минимум I отвечает непосредственному слипанию частиц, а вторичный минимум II — их притяжению через прослойку среды. Максимум, соответствующий средним расстояниям, характеризует потенциальный барьер, препятствующий слипанию частиц. Потенциальный барьер увеличивается с уменьшением константы Гамакера.
4. Причины агрегации частиц дисперсной фазы в порошках. Виды агрегатов. Явление гетероадагуляции.
1) Н à 0, Uм à - ∞ (H > 200 – 300 нм)
2) с ростом А*, IUмI повышается. В реальных условиях, если взаимодействия частиц слабое, А ничем не отличается от А*. Частицы склонны к агрегации.
3) К агрегации склонны высокодисперсные частицы малых размеров.
4) r1 = const, r2 повышается:
Гетороадагуляция – прилипание высокодисперсных частиц к поверхности макротел. Их трудно разделить.
Молекулярные силы всегда работают на притяжение. Но если частицы имеют разную природу, то возможно отталкивание. Под коллоидной системой понимают такие дисперсные системы, кинетической единицей которых являются не ион и не молекула, а крупные агрегаты, состоящие из большого (до сотни и тысячи) числа молекул. Крупные частицы – агрегаты – называют дисперсной фазой, а среду, в которой они находятся, – дисперсионной средой.
2. Электростатическая составляющая расклинивающего давления, причины возникновения, уравнение, физический смысл величин, входящих в уравнение для расчета Uэ. Каким образом можно изменять величину Uэ? Взаимодействие разноименно заряженных частиц. Явления гетерокоагуляции и гетероадагуляции, их возможное практическое применение.(Катя)
Электростатическая составляющая расклинивающего давления возникает как результат перекрытия диффузных атмосфер двойных электрических слоев, формирующихся у межфазных поверхностей. Если диффузные части имеют одинаковые по знаку заряды, то поверхности отталкиваются, в противоположном случае – притягиваются. Важно: электростатическая составляющая проявляется только в системах, в которых есть свободно распределенные в жидкой пленке заряженные ионы.
3. Структурная составляющая расклинивающего давления (Uс). Причины возникновения гидрофильного отталкивания и гидрофобного притяжения. Строение слоев воды на гидрофильных и гидрофобных поверхностях. Уравнение для расчета Uс, его анализ, физический смысл величин, входящих в уравнение. Возможности регулирования величины Uс. (Поля)
