Обратимость коагуляции. Пептизация
Лиофобные системы значительно различаются по свойствам в зависимости от степени их лиофилизации. Особенно ярко проявляется это различие при изучении их обратимости – способности коагулированных систем к пептизации. Пептизацией или дезагрегацией называется процесс, обратный коагуляции, а именно – переход коагулята в золь.
Пептизация тем более вероятна, чем более лиофилизирован исходный золь и чем меньше времени прошло с момента коагуляции, ибо с течением времени при ближнем взаимодействии постепенно происходит срастание частиц с уменьшением дисперсности и поверхностной энергии. В этом случае коагуляция принимает необратимый характер, и пептизация исключается. Практически пептизацию проводят в зависимости от причин, вызывающих коагуляцию. В случае концентрационной коагуляции, наступающей при С > Скр, следует, очевидно, отмыть коагулянт от электролита (используя декантацию, фильтрацию или диализ). В случае адсорбционной коагуляции, связанной с уменьшением электрического потенциала, следует повысить поверхностный заряд и потенциал частицы путем добавления электролита, содержащего потенциалобразующие ионы.
Студни и гели
Большинство лиофильных и некоторые лиофобные золи в определенных условиях превращаются в желатиноподобные массы, получившие название студней и гелей. Процесс желатинообразования – один из видов коагуляции, который не приводит к образованию осадка, а связывает растворитель и переходит в полужидкое – полутвердое состояние.
|
|
|
По своим свойствам студни делятся на хрупкие и эластичные. Название гели обычно применяют для обозначения хрупких студней. Если из них выделить растворитель, то они сохраняют свою первоначальную форму и объем и могут поглотить ту или иную жидкость, подобно пористым телам.
Эластичные студни (клей, желатин, каучук и др.) при выделении жидкой фазы уменьшаются в объеме и могут поглощать не любую жидкость, а только жидкость определенного химического состава: желатин – воду, каучук – некоторые органические растворители, т.е. процесс является специфичным.
Поглощение сопровождается увеличением объема и называется набуханием.
Студни способны к набуханию при соприкосновении не только с жидкой фазой, но и соответствующим паром.
Общая характеристика эмульсий
Эмульсии представляют собой микрогетерогенные системы типа ж/ж, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда находятся в жидком состоянии. Такие системы могут длительно существовать только в том случае, если их образуют жидкости, нерастворимые одна в другой. Размеры шариков дисперсной фазы колеблются в широких пределах и в большей части составляют 0,1-10,0 мкм. Поэтому их можно наблюдать в поле обычного микроскопа. Наиболее распространены эмульсии, в которых роль дисперсионной среды играет вода, а роль дисперсной фазы – жиры, минеральные масла, толуол и т.д. Все эти вещества, нерастворимые в воде, условно называют одним термином масло и обозначают буквой М. Воду обозначают буквой В. Название дисперсной фазы записывают в числителе дроби, а дисперсионной среды – в знаменателе. Так, молоко – масло в воде – обозначают М/В, бензола и толуола в воде также – М/В. Эмульсию воды в нефти и эмульсию воды в сливочном масле обозначают В/М.
|
|
|
Устойчивость эмульсий
Вопросу об устойчивости эмульсий посвящено много работ. Например, при хранении молока, производстве и хранении майонеза, приготовлении охлаждающих эмульсий важно создать условия для их длительного хранения, т.е. исключить возможность расслоения жидких фаз. В других случаях необходимо, наоборот, наиболее просто, быстро и экономно разрушить эмульсию, разделить фазы, из которых она состоит. Например, при переработке нефти удалить воду, диспергированную в ней. в процессе получения природного каучука необходимо выделить каучук, который содержится в виде частиц шарообразной формы (млечный сок) или грушевидной. Величина частиц и их масса в эмульсиях значительно больше, чем в коллоидных растворах. Поэтому величина d ln n/dh (n – число частиц, h – высота), которая характеризует кинетическую нестойкость системы, для эмульсий достаточно велика. Во многих эмульсиях плотность дисперсной фазы меньше плотности дисперсионной среды. Поэтому частицы не оседают, а всплывают. Термин сливки является общим и относится не только к эмульсии жира в воде, но и к любой другой системе типа М/В, например, толуол/вода, бензол/вода.
|
|
|
Скорость перехода эмульсий в состояние седиментационного равновесия, зависящая от степени дисперсности, как правило больше, чем у коллоидных растворов. Из формулы (2.9) следует (лекция 2):
.
Эмульсии обладают в большей или меньшей степени агрегативной неустойчивостью. Стремление системы к самопроизвольному уменьшению поверхности раздела осуществляется путем слияния шариков дисперсной фазы. Такое слияние называется коалесценцией.
Чем больше поверхностное натяжение на границе раздела фаз, из которых состоит эмульсия, чем больше они отличаются по степени полярности, тем больше проявляется агрегативная неустойчивость. У большинства эмульсий поверхностное натяжение на границе раздела фаз существенно отличается от нуля, поэтому такие системы термодинамически неустойчивы.
|
|
|
По агрегативной устойчивости эмульсии можно разделить на две большие группы: разбавленные и концентрированные. К первой группе относятся эмульсии, в которых объем дисперсной фазы составляет 74 % от общего объема. Однако вследствие полидисперсности и, главным образом, деформации капель дисперсной фазы ее объем может достигать 99,0 и даже 99,9 %. Устойчивость концентрированных эмульсий не обеспечивается наличием электрического заряда частиц даже большой величины. Чтобы исключить коалесценцию, в такие эмульсии необходимо вводить специальные стабилизирующие добавки, называемые эмульгаторами. В качестве эмульгаторов используются ВМС или поверхностно-активные вещества, молекулы которых имеют четко выраженные полярную и неполярную группы.
Так, ВМС, например белки, адсорбируются на поверхности капель и образуют пленочные двумерные студни и сольватная оболочка препятствует коалесценции. Молекулы ПАВ, адсорбируясь на поверхности шариков, ориентируются так, что полярные группы направлены в сторону полярной жидкости, а неполярные – в сторону неполярной. В результате на поверхности капли образуются двумерные пленочные кристаллоподобные структуры. В качестве примера таких прочных пленок можно привести мыльные пузыри. Обычно эмульсии типа М/В стабилизируются гидрофильными эмульгаторами, а эмульсии В/М – олеофильными.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 666; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!