Оагуляция дисперсных систем. Факторы, влияющие на электролитную коагуля­цию дисперсных систем. Бы­страя и медленная коагуля­ция.

Коаг-я – процесс слипания частиц с обр-ем крупных агре­гатов. В р-те коаг.сист.теряет седиментац-ю устойч-ть,т.к. частицы стан-ся слишком круп-ми и не могут уч-ть в броун.дв-и. 2 стадии: 1. срытая к-я: частицы укрупняются, но не терю сед.уст-ти; 2. явная: ч.тер.сед.уст-ть. если плот-ть ч. Больше пл-ти дисперсион­ной среды, - осадок. Факторы: изм-е Т, действие электрич и электромагн.полей, д-е види­мого света,облуч-е элем-ми част-ми, мех.возд-е, доб-е электролитов.

Быстрая к-я: Смолуховский: 1. рассм. Сист монодисп.; 2. все столкновения эффект-е; 3. рассм-ся только столкн-я пер­вич.частиц; 4. кин-ка коаг.подобна кин-ке бимол-ной р-и –(dv/dt)=kv2, k – const скор-ти коаг. Для х-ки быс.к-и исп период коаг-и θ – время, через кот. концентр-я колл-х ч-ц ум-ся в 2 раза. v_t=v₀/2 t=θ θ=1/kv₀ cогласно теор.быстр.коаг, k зав-т от коэфф.дифф: k=16πDr.

Медл.к-я: связ. с неполной эфф-ю столкн-я вследствие сущ-я энерг.барьера. Фукс. k_км=k_кб*Р*е^(-ΔU_к/kt), k_км – конст.скор медл.коаг; k_кб- //-// быстрой к-и, Р – стерич.фактор, ΔU_к – потенц.барьер к-и, k – пост.Больцмана=R/Na.

32.Коагуляция д.систем. нейтрализационная и кон­центрационная к. К.смесью электролитов. Защита кол­лоидных частиц.

Устойчивость д.системы ха­рактеризуется неизменностью во времени ее основных пара­метров: дисперсности и равно­весного распределения дис­персной фазы в среде. Коагу­ляция – процесс слипания час­тиц, образования более круп­ных агрегатов с потерей седи­ментационной и фазовой ус­тойчивости и последующим разделением фаз – разруше­нием дисперсной системы.

При Е_б<=кТ наступает коагу­ляция. Все без исключения электролиты вызывают коагу­ляцию при увеличении кон­центрации их в растворе до некоторого критического зна­чения Ск, называемого поро­гом коагуляции. Обратная ве­личина называется коагули­рующей способностью. Коагу­ляцию вызывают противо­ионы. Увеличение концентра­ции ведет к уменьшению тол­щины диффузного слоя и по­нижению ζ-потенциала. Коаг.способность ионов зави­сит от радиуса иона . чем больше радиус иона тем меньше он в гидротированном состоянии (гидротир.радиус), тем выше адсорбционная спо­собность иона, а следова­тельно при меньших концен­трациях укомплектовыва-

ется адсорбц.слой и вызыва­ется коагуляция. В гомоло­гич.рядах электролитов с ор­ганич.ионами коа­гул.способность увеличива­ется с удлинением радивала в соответствии с правилом Траубе, заключающее-

ся в том, что поверхностная активность увеличивается в 3-3,5 раза при удлинении угле­водород. цепи на СН₂. коагу­лирующая способность ионов зависит от их заряда – правило Шульца-Гарди.: γ=1/zⁿ.

Если в результате введения электролита происходит ад­сорбция ионов на поверхности частиц и снижается потенциал поверхности до некоторой ри­тической величины, говрят о нейтрализационной коагул­ции. Адсорбционной способ­ностью обладают ионы, спо­собные достраивать кристал­лическую решетку частиц, или поливалентные ионы, обла­дающие специфическим ад­сорбционным потенциалом. (т.е. неиндифферентные ионы : при увеличении С₀ φ₀ и ζ уменьшаются). Процесс кон­центрационной коагуляции заключается в том, что в при­сутствии электролита сжима­ется диффузная обкладка двойного электрического слоя, но потенциал поверхности частиц остается неизменным (т.е. индифферентные ионы ).

Коллоидная защита: повыше­ние агрегативной устойчиво­сти лиофобных золей, увели­чение порога и неподчинение правилу Шульца-Гарди – бел­ков, углеводов и ПАВ. Коли­чественно выражается защит­ным числом МГ сухого веще­ства, которое защищает 10 мл золя при добавлении к нему 1 мл 10 % раствора NaCl. Меха­низм защиты: макромолекулы адсорбируются на поверхно­сти частиц, создавая адсорб­ционные сольватные слои, ко­торые повышают лиофиль­ность коллоидных частиц, они обеспечивают большое рас­клинивающее давление при сближении двух частиц. Такой принцип: получение золей се­ребра, белки крови защищают капельки холестерина.

33. Классификация и общая характеристика ПАВ. Свой­ства коллоидных ПАВ. Числа ГЛБ. Применение ПАВ.
ПАВ – это вещества, добавле­ние которых в гетерогенную систему уменьшает поверхно­стное натяжение на границе раздела фаз. При этом во всем интервале концентраций вплоть до насыщенного рас­твора ПАВ находятся в моле­кулярно-дисперсном состоя­нии, т.е. системы являются го­могенными. Отличие коллоид­ных ПАВ от обычных заклю­чается только в длине углево­дородного радикала.

Свойства ПАВ:

1) Способность значительно снижать поверхностное натя­жение на границе раздела фаз.

2) Самопроизвольное мицеллооб­разование.

3) Солюбилизация (растворение в мицеллах ПАВ нераствори­мых в дисперсионной среде в-в)Классификация коллоидных ПАВ:

1) По растворимости:

а) водорастворимые;

б) жирорастворимые.

2) По взаимодействию с раствори­телем:

а) истиннорастворимы;

б) коллоидные ПАВ.

3) По степени диссоциации:

− Ионногенные:

1. Катионные ПАВ (поверхно­стно-активный катион):

а) соли аминов;

б) соли аммониевых основа­ний;

в) алкилпиридиновые основа­ния. Наиболее токсичные.

2. Анионные ПАВ:

а) карбоновые кислоты и их соли. Используются как мою­щие средства, но не в кислых или солевых растворах.

б) алкилсульфаты;

в) алкиларилсульфонаты.

Соли сильных кислот могут быть и в кислых и в солевых растворах.

3. Амфолитные ПАВ. Содер­жат 2 функциональные группы. Одна имеет кислот­ный характер, другой основ­ный характер.

−Неионогенные. В растворах не распадаются на ионы. Об­ладают хорошим моющим действием. Свойства можно регулировать, изменяя длину цепочки, которая определяет гидрофильные свойства. Раз­лагается биологически.

ГЛБ – гидрофильно-липо­фильный баланс. Числа ГЛБ характеризуют соотношение между гидрофильными и гид­рофобными свойствами: чем выше число ГЛБ, тем больше баланс сдвинут в сторону гид­рофильных (полярных) свойств ПАВ. Групповые числа гидрофильных групп – положительны, гидрофобных групп – отрицательны.

Применение ПАВ:

1) ПАВ – основа синтетических моющих средств – детерген­тов.

2) ПАВ входят в состав смазоч­ных жидкостей.

3) ПАВ – стабилизаторы микроге­терогенных систем: суспензий, эмульсий, пен, по­рошков.

4) Мицеллярный катализ, т.е. проведение различных реак­ций, в растворе ПАВ выше ККМ.

5) Высококонцентрированные растворы некоторых ПАВ формируют упорядоченные структуры – жидкие кри­сталлы, широко используемые в современной технике.

6) ПАВ применяются в пищевой промышленности.

34. Строение мицелл ПАВ. Механизм термодинамика мицеллообразования. Солю­билизация.

Мицеллообразование, само­произвольная ассоциация мо­лекул ПАВ в р-ре. В резуль­тате в системе ПАВ-р-ри-тель возникают м и ц е л л ы-ассо­циаты характерного строения, состоящие из десятков ди­фильных молекул, имеющих длинноцепочечные гидрофоб­ные радикалы и полярные гид­рофильные группы. В т.наз. прямых мицеллах ядро обра­зовано гидрофобными радика­лами, а гидрофильные группы ориентированы наружу. Число молекул ПАВ, образующих мицеллу, наз. числом агрега­ции; по аналогии с мол. мас­сой мицеллы характеризуются и т. наз. мицелляр-ной массой. Обычно числа агрегациит со­ставляют 50-100, мицеллярные массы равны 10³-10⁵. Обра­зующиеся при мицеллообразо­вании мицеллы полидисперс­ные и характеризуются рас­пределением по размерам или числам агрегации.

Мицеллообразование харак­терно для разл. видов ПАВ-ионогенных (анион-и катио­нактивных), амфолитных и неионогенных и обладает ря­дом общих закономерностей, однако оно связано и с осо­бенностями строения молекул ПАВ (размер неполярного ра­дикала, природа полярной группы), так что правильнее говорить о мицеллообразова­нии данного класса ПАВ.

Мицеллообразование проис­ходит в определенном для ка­ждого ПАВ интервале т-р.

Одним из наиболее характер­ных свойств мицеллярных растворов ПАВ можно считать их способность растворять не­растворимые в воде вещества. Такое свойство по предложе­нию Мак-Бена получило на­звание «солюбилизация». По­скольку солюбилизация может проявляться не только в вод­ных, но и в неводных раство­рах, то по определению Мак-Бена, данному им в 1948 г., солюбилизация – это раство­рение под действием ПАВ не­растворимых в данной жидко­сти веществ. Процесс солюби­лизации можно рассматривать как распределение труднорас­творимого вещества между истинным раствором и мицел­лами ПАВ. Очевидно, что аб­солютно нерастворимые веще­ства не будут и солюбилизи­роваться, так как их переход от частиц или капель в ми­целлы должен происходить через молекулярный раствор.

35Влиян разл факторов на ККМ.Методы опред ККМ.Факторы:1)длина УВ-радикала(Для Н2О=­R,тем ¯ККМ.,для др ­ R=­ККМ),для соседних гомологов отнош ККМ~3,2.2)полярная группа.RTlnKKM=a-b_n,а-пост,характ энерг растворения функц групп полярных частей. B-пост,характ энерг растворе­ния,приход на 1 гр СН2.При равном R то в-во имеет боль­шую ККМ,у котор лучше дмссоц его полярная гр.3)Влияние добавок электро­литови пол орг в-во. В р-ра ионогенных ПАВ­ с эл-та вы­зывает ­ККМ.Повыш мицело­образ объясн сжатием дифф слоя под давл диссоц ионов ПАВи часть дегидротац ионов ПАВнизкомолек соед. ­С вы­сомолек дисп соедàККМ¯.4)влияние тем-ры:НПАВусил тепл движ и препятствует агрегации àККМ­.Методы основ на ре­гистр разного измен физ-хим св-вр-рав ПАВ в зав-ти от С.

36. Порошки, аэрозоли. Ме­тоды получения. Стабилиза­ция и разрушение аэрозолей. Основные свойства этих дисперсных систем. Практи­ческое значение порошков и аэрозолей. Аэрозоль- микро­гетерогенная система, в кото­рой частички твердого веще­ства или капельки жидкости взвешены в газе.Туман,дым,пыль,смог.Пролучают из грубодисперсных и и истинных растворов. Кон­денсационно:1-адиобатическое расширение газа 2-смешение газов и паров,имеющих разные температуры 3-охлаждение газовой смеси,содержащей пар 4 – врезультате хим.реакций сгорания топлива,фосфора, окисления металлов металлур­гических процес­сах.Диспергационные – при­измельчении,распылении твердых и жидких тел в газо­вой среде и при переходе по­рошковообразных веществ во взвешенное состояниепод действ.воздушн.потоков. Верхний предел размеров не определен, но не крупнее 100мкм.Частицы могут суще­ствовать сами по себе или объ­единяться в цепочки-фло­кулы.Имея малые раз­меры,обладают развитой по­верхностью,на которой проте­кает адсорбция,горение и т п,обуславливает также гигро­скопичность и взаимодейст­вие с электрич заря­дами.Рассеяние и поглощение света., малая концентрация частиц дисп фазы,малая вяз­кость и плотность дисп среды. Не возникае ДЭс,заряд частиц носит случ хар-тер,изменяется во времени по величине и зна­кук,очень мал,,агрегативная неустоичивость. Применяются в различн областях техники, в с\х,здравоохр.,быту

37.Суспензии. Методы получения. Агрегативная и седиментационная устойчивость разбавленных суспензий. Основные свойства суспензий. Способы разрушения разбавленных суспензий. Области применения.

Суспензии-это дисп.системы, в к-рой дисп.фазой явл. частицы твердого в-ва размером >10-5см, дисп.средой – жидкость. Методы пол-ния: со стороны грубодисперст.систем – диспергацион., со стороны ист.р-ров – конденсационные. Седим.устойчивость- способность системы протоивостоять действию силы тяжести. Агрегат.устойчивость – способность сохранять неизменной во времени степень дисперстности. Свойства: 1) молекулярно-кинетич(диаметр 10-5-10-2, дифузионно-седиментац.устойчивость);2) оптич(длины волн видимой части спектра лежат в пределах от 4*10-5см(фиолетовый свет) до 7*10-5см(красный),3)электрокинемат(образование на пов-ти ДЭС и возник-ие электрокинемат.потенциала.

Способы разрушения: 1)механич.(отделение в-ва дисп.фазы от дисп.среды, благодаря седимент.неустойчивости суспензий),2)термич(изменеие тем-ры суспензий),3)химич. (исп.химич.реагенты),4)электрич(исп.,когда частицы в суспензиях стабилизированы ионогенными в-вами).

38. Лиозоли. Методы получения. Особенности ста­билизации и коагуляции лиозолей. Особые свойства. Практическое примене­ние.Общие усорвия получе­ния-нерастворимость или очень малая растворимость вещества дисперсно фазы в дисп среде и наличие стабили­заторов.Диспергацион.методы получения:механическое из­мельчение,в коллоидных мельницах,диспергирование ультрозвуком,электрическое диспергирование.Концентра­ционные методы – пресыщен­ность исходной сис­темы,конденсация из па­ров,иметод замены раствори­теля,химическая концентра­ция.Под устойчивостью пони­мают постоянство во времени дисперстности и распределе­ния частиц дисперсной фазы по объему дисперсной среды. Коагуляция – нарушения агре­гативной устойчивости (сли­пание, выпадение в осадок). Факторы агрегативной устой­чивости – а)электростатический,возни­кают электростатич силы ооталкиванием с ростом дзета потенц.а)кин. Структурно-ме­ханич фактор возникает при адсорбции пав б)адсорбционно-сольват­ный.поверхн частиц лио­фильна б)кин. Гидродинами­ческий возникает при росте вязкости скорость и кин энер­гия малы, в)энтропийный лю­бая сисма стремится к стаби­лизации. Ионный фактор – пе­рекрывание диффузных слоев. Бывает скрытая коагуляция и явная. Ее вызывает 1)любой электролит, если его концен­трация привышает критиче­скую.Порог коагуляции – этто мин колво электро­лита,вызывающая коагуляция 1л золя. 2)противоионы 3) коаг способность ионов зависит от радиуса иона и заряда. Св-ва:1)умень поверхн натяж на границе фаз 2)мицеллообразование 3)солюбилизация-раств в ми­целлах ПАВ нерастворимых в дисперсной среде в-в