Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий



Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

3.3.2.Теория ДЛФО агрегативной устойчивости лиофобных дисперсных систем
Общие закономерности

Для объяснения сил отталкивания Б.В. Дерягин ввел понятие «расклинивающего давления» – избыточного давления (P), определяющего термодинамическое равновесие в тонкой прослойке между частицами. По существу в ряде случаев расклинивающее давление будет эквивалентным избыточному осмотическому давлению, введенному Ленгмюром.

Дерягин показал, что если рассматривать сближение двух плоских частиц (параллельных друг другу пластин) в жидкой среде (рис. 2.19, аI), то вплоть до перекрытия поверхностных слоев они находятся в термодинамическом равновесии с окружающей средой. Как только произойдет перекрытие слоев (рис. 2.19, бI), свойства тонкой прослойки перекрытых слоев выйдут из равновесия с окружающей средой. Поэтому изменится энергия Гиббса этой прослойки и для поддержания термодинамического равновесия потребуется приложить к пластинкам действующие навстречу друг другу силы, пропорциональные площади А поверхности взаимодействующих частиц.

Для дифференциала свободной энергии Гиббса в прослойке жидкости при сближении плоских частиц, несущих на своей поверхности потенциалы j1 и j2с плотностью заряда r1 и r2, можно написать

dG = -S dT + V dP – PA dh + A (j1 dr1 +j2 dr2) +, (2.3.8)

Рис. 2.19. Схема перекрытия поверхностных слоев различной формы

где S – энтропия системы; Т-абсолютная температура; А – площадь прослойки между частицами; V - объем системы; A dh – объем перекрытия поверхностных слоев; П- расклинивающее давление, избыточное по отношению к давлению P в жидкой фазе; mi- химический потенциал i-того компонента в зазоре между частицами, ni- его масса (в молях).

При постоянстве всех параметров кроме толщины прослойки из уравнения (2.3.8) получается

. (2.3.9)

Естественно, что изменение толщины прослойки между частицами h и, следовательно, объема раствора, заключенного между ними, вызовет изменение и ni.

Интегрирование уравнения (2.3.9) в пределах от 0 до h приводит к выражению

, (2.3.10)

где G0- свободная энергия системы за пределами поверхностных слоев.

Из уравнения (2.3.10), зная зависимость П от соответствующих переменных, можно найти для единицы площади поверхности частиц:

. (2.3.11)

При этом очевидно, что П является характеристической функцией тонкого негиббсовского слоя жидкости, ни одна часть которого не обладает интенсивными свойствами объемной фазы.

Уравнения (2.3.9)-(2.3.11) справедливы не только для плоских пластин, но и для частиц любой формы, если радиус кривизны поверхности взаимодействующих тел много больше толщины поверхностных слоев со свойствами, отличными от объемных.

Для частиц, имеющих радиус кривизны соизмеримый с толщиной поверхностного слоя, уравнение имеет вид

, (2.3.12)

где g – геометрический фактор, зависящий от формы взаимодействующих частиц; y – наименьшее расстояние между поверхностями взаимодействующих частиц; Uh,i – соответствующая компонента энергии взаимодействия, определяемая расклинивающим давлением.

Для двух сферических частиц различного радиуса

. (2.3.13)

Для сферической и плоской частиц

. (2.3.14)

Для двух цилиндрических частиц с углом встречи a

. (2.3.15)

Расклинивающее давление может слагаться из различных составных частей, зависящих от природы сил взаимодействия между частицами:

1) молекулярная, чаще всего дисперсионная, слагающая расклинивающего давления Пm возникает при перекрытии поверхностных слоев (зон), в которых действуют электромагнитные (межмолекулярные) силы, анизотропные по направлению к поверхности частиц;

2) ионная (электростатическая) составляющая расклинивающего давления Пепоявляется при перекрытии диффузных ионных атмосфер;

3) адсорбционная слагающая расклинивающего давления Па, учитывающая изменение концентрации в прослойке между частицами по сравнению с раствором, окружающим их, наблюдается при перекрытии диффузных адсорбционных слоев (например ПАВ);

4) структурная составляющая расклинивающего давления Пs появляется в случае, если перекрываются поверхностные слои, имеющие пространственную структуру, отличную от раствора (структурно-механический барьер по П.А. Ребиндеру);

5) конформационная слагающая расклинивающего давления Пk может возникать при перекрытии адсорбционных слоев полимеров в результате изменения конформации цепей полимеров (в этом случае говорят о стерической стабилизации).

Природа сил расклинивающего давления в зазоре определяет соответствующий вклад Ui потенциальной энергии взаимодействия частиц.

Последующее обсуждение будем проводить с учетом приведенной выше классификации возможных составляющих расклинивающего давления и потенциальной энергии взаимодействия частиц.


Следующая страницаСодержаниеПредыдущая страница

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн