Фактори стійкості дисперсних систем

Фактори стійкості дисперсних систем поділяються на т/д-ні (електростатичний, адсорбційно-сольвативний, ентропійний) та кінетичні (структурно-механічний, гідродинамічний).

У реальних умовах агрегативна стійкість золів зумовлена одночасною дією декількох факторів. Найімовірніше, що головну роль відіграють два фактори: електростатичний та адсорбційно-сольвативний. Електростатичні сили відштовхування, що створюють електростатичний бар’єр, зростають зі збільшення потенціалу поверхні частинок φ_s, а надто, електрокінетичного потенціалу ξ.

Адсорбційно-сольвативний бар’єр сприяє зменшенню міжфазавого поверхневого натягу та енергії Гіббса поверхні поділу фаз. Існування розвинутих сольвативних оболонок є механічним бар’єром, що перешкоджає коагуляції.

Стійкість золів збільшують також процеси ліофілізації. Їх можна підсилити (або викликати) адсорбцією на них ПАР та ВМС.

Надання колоїдним системам стійкості потребує спеціальних методів стабілізації.

Агрегативна і седиментаційна стійкості дисперсних систем безпосередньо пов’язані між собою. Втрата агрегативної стійкості призводить до коагуляції золю. Агрегатування у великі частинки зумовлює втрату седиментаційної стійкості.

Уявлення про седиментаційну та агрегативну стійкості доповнюють поняття про фазову (конденсаційну) стійкість.

Мається на увазі структура та міцність агрегату, що утворюється під час коагуляції системи.

Є конденсаційно стійкі і не стійкі системи.

Перші утворюють при коагуляції пухкі осадки. Агрегати з такою структурою за певних умов можуть знову перейти у колоїдний розчин, т.т. пентизуватися.

Другі (конденсаційно нестійкі) – характеризуються утворенням агрегатів з міцною структурою. До цього призводять безпосередньо фазові контакти частинок між собою, процеси кристалізації. Такі системі є не оборотними.

Коагуляція гідрофобних золів

Коагуляція ліофобних дисперсних систем відбувається самодовільно, оскільки це призводить до зменшення питомої поверхні і зниження поверхневої енергії Гіббса.

Якщо дисперсна фаза складається з краплинок рідини, то коагуляція (процес злиття краплинок) називається коалесценція.

(В.Ш.: приклад 1) друкування плашок, 2) явище погіршення градаційної передачі при граничних відстанях растрових точок, 3) струменні принтери).

При коагуляції змінюються фізико-хімічні властивості систем: з’являється мутність, змінюється електрична провідність, в’язкість.

Фактори, що викликають коагуляцію

Це можуть бути будь-які агенти, що порушують агрегативну стійкість дисперсної системи:

• зміна температури;

• механічна дія (інтенсивне перемішування, перекачка по трубах тощо);

• дія електричних розрядів (-елкографія);

• дія світла і випромінювання (чи може бути «фокографія»);

• але найбільш сильний: дія електролітів.

Електроліти при додаванні до золів надзвичайно швидко й різко впливають на товщину ПЕШ і на ξ-потенціал, який є одним з головних чинників стійкості гідрофобних коагуляційних систем.

Коагуляція під дією електролітів

Правило Шульце та Гарді

Г. Шульце (1882) показав, що коагуляційну здатність має один із йонів добавленого електроліта (йон-коагулятор). Коагуляційна здатність іона-коагулятора зростає зі збільшенням його заряду (правило Шульце).

Пізніше М. Гарді (1900) показав, що заряд коагуляційного йона завжди протилежний кол. частинки (правило Гарді).

Отже, коагуляцію від’ємного золя викликають катіони доданого електроліта, а золя з позитивно зарядженими частинками – аніони.

Правило Шульце-Гарді:

Коагуляційну дію має той іон електроліту, який несе заряд, протилежний заряду гранули; коагуляційна дія тим сильніша, чим вищий заряд іона-коагулятора.

Критичне значення концентрації, при якому даний електроліт викликає коагуляцію, називається коагуляційною здатністю. Вона показує кількість об’ємів золя, зкоагульованих 1 моль (або ммоль) йона-коагулятора.

Частіше усього коагуляцію вивчають за зміною світлорозсіювання або шляхом титрування золя розчином електроліта до початку явної коагуляції.