Կառուցվածքային առումով մեխանիկական կայունության գործոնը կայանում է նրանում: Մոսկվայի տպագրական արվեստի պետական ​​համալսարան

Քիմիական գիտությունների թեկնածու, դոցենտ

Թեմա 2. Հատկություններ դիսպերս համակարգեր,

դրանց կայունությունը և կոագուլյացիա

Դաս 2. Ցրված համակարգերի կայունություն

L e-ից գ և I

Սարատով - 2010 թ

Եթե ​​AgCl նստվածքը ստացվում է AgNO3-ից ավել, ապա կոլոիդային միցելը կունենա այլ կառուցվածք։ Պոտենցիալ որոշող Ag+ իոնները կներծծվեն AgCl ագրեգատի վրա, իսկ NO3– իոնները կլինեն հակաիոններ:

Ջրի մեջ չլուծվող բարիումի սուլֆատի համար (ստացված BaCl2-ից ավել) կոլոիդային մասնիկի կառուցվածքը կարող է ներկայացվել բանաձևով.

BaCl2 (օրինակ) + NaSO4 ® BaSO4 (s.f.) + 2NaCl

Էլեկտրական դաշտում դրական լիցքավորված հատիկը կշարժվի դեպի բացասական լիցքավորված կաթոդ:

2. ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅԱՆ ԵՎ ԿՈԳՈՒԼԱՑՄԱՆ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ

Կոլոիդային կայունություն – ցրված համակարգի կարողությունը՝ անփոփոխ պահելու իր կազմը (ցրված փուլի կոնցենտրացիան և մասնիկների չափերի բաշխումը), ինչպես նաև. տեսքըգույն, թափանցիկություն, «միօրինակություն».

Հարկ է նշել կոլոիդների երկու դասերի կայունության առումով կտրուկ տարբերությունը. սառեցված չորացրած Եվ լիոֆոբ . Լիոֆիլ կոլոիդները բարձր կապ ունեն դիսպերսիոն միջավայրի նկատմամբ, նրանք ինքնաբերաբար ցրվում են և ձևավորվում են թերմոդինամիկորեն կայուն կոլոիդային լուծույթներ. Լյոֆոբ կոլոիդներում լուծիչի նկատմամբ մերձեցման աստիճանը շատ ավելի ցածր է, դրանց ցրվածությունը թերմոդինամիկորեն անկայուն է և բնութագրվում է միջերեսի մակերեսային լարվածության բարձր արժեքներով: Դա լյոֆոբ սոլերի կայունությունն ու կոագուլյացիան է, որը մենք կուսումնասիրենք։

Կոլոիդային կայունությունը պայմանականորեն դասակարգվում է նստվածքավորում (կինետիկ) և ագրեգատիվ .

Նստվածքի դիմադրություն որոշվում է համակարգի՝ մասնիկների նստեցմանը հակազդելու ունակությամբ: Նստվածքը կամ մասնիկների նստեցումը հանգեցնում է ցրված համակարգի ոչնչացմանը: Դիտարկվում է ցրված համակարգը նստվածքի դիմացկուն , եթե նրա ցրված մասնիկները չեն նստում, համակարգը չի բաժանվում փուլերի, այսինքն՝ գտնվում է կայուն դիֆուզիոն-նստվածքային հավասարակշռության մեջ։

Նստվածքի կայունությունը հիմնականում կախված է ցրված փուլի մասնիկների չափից: Եթե ​​դրանց չափերը 1000 նմ-ից պակաս են, ապա համակարգը սովորաբար ունի նստվածքային բարձր կայունություն։ Ավելի մեծ մասնիկների դեպքում համակարգը անկայուն է, այսինքն՝ այն առանձնանում է ժամանակի ընթացքում, ցրված փուլի մասնիկները կամ լողում են կամ ձևավորում նստվածք։

Ագրեգատիվ կայունություն որոշվում է ցրված համակարգի ունակությամբ՝ հակազդելու մասնիկների կպչունությանը, այսինքն՝ անփոփոխ պահելու ցրված փուլի մասնիկների չափերը։ Բայց համակարգերի՝ ազատ էներգիայից «ազատվելու» ցանկության պատճառով (այս դեպքում՝ ից մակերեսային էներգիա), ցրված փուլի մասնիկները հակված են մեծանալու միաձուլման կամ վերաբյուրեղացման միջոցով։

Տակ կոագուլյացիա հասկանալ ցրված համակարգի ագրեգատիվ կայունության կորուստը, որը բաղկացած է մասնիկների կպչունությունից և միաձուլումից:

Եթե ​​ցրված փուլի մասնիկների չափերը հաստատուն են և չեն փոխվում ժամանակի հետ, ապա կոլոիդային ցրված համակարգերը կարող են անորոշ ժամանակով պահպանել նստվածքային կայունությունը: Դիսպերս համակարգում մասնիկների մեծացումը (ագրեգատիվ կայունության կորուստ) հանգեցնում է նստվածքային կայունության և տեղումների խախտման։

Քանակական գործակիցները, որոնք բնութագրում են լիոֆոբ լուծույթների կայունությունը փորձի հետ բավարար համաձայնությամբ, ստացվել են կայունության և կոագուլյացիայի ֆիզիկական տեսության հիման վրա:

Կայունության և կոագուլյացիայի ֆիզիկական տեսություն (DLFO)

Առավելագույնի մեջ ընդհանուր տեսարանայս տեսությունը մշակվել է խորհրդային գիտնականների կողմից նաև 1999 թվականին, իսկ որոշ ժամանակ անց, նրանցից անկախ, հոլանդացի գիտնականներ Վերվեյն ու Օվերբեքը։ Ըստ այս գիտնականների անունների առաջին տառերի՝ տեսությունը կոչվում է DLVO տեսություն։

Կայունության տեսության հիմքում կոլոիդային համակարգերպետք է կապ լինի մասնիկների ձգման և վանման ուժերի միջև: DLVO տեսությունը հաշվի է առնում մասնիկների միջև էլեկտրաստատիկ վանումը և միջմոլեկուլային ձգումը:

Նման լիցքավորված մասնիկների միջև էլեկտրաստատիկ վանումը տեղի է ունենում, եթե նրանք մոտենում են միմյանց բավական մոտ հեռավորության վրա, դրանց կրկնակի էլեկտրական շերտերը համընկնում են և վանում միմյանց:

ա) վանողություն չկա, բ) մասնիկները վանվում են

(DES-ը չի համընկնում) (DES-ի համընկնումը)

Բավական բարդ հաշվարկների արդյունքում (որոնք բաց ենք թողնում) ստանում ենք մասնիկների էլեկտրաստատիկ վանման էներգիայի արտահայտություններ։ Այս արտահայտության համաձայն՝ մասնիկների վանող էներգիան մեծանում է նրանց միջև հեռավորության նվազմամբ՝ ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի։

որտեղ Ue-ն վանման էներգիան է.

c-ն մասնիկների մակերեսի ներուժն է.

h-ը մասնիկների միջև եղած հեռավորությունն է:

Սոլի կայունության վրա ազդող ուժերի երկրորդ տեսակը մասնիկների միջև ձգող ուժերն են: Նրանք ունեն նույն բնույթը, ինչ ուժերը, որոնք գործում են չեզոք մոլեկուլների միջև։ Վան դեր Վալսն իրական գազերի և հեղուկների հատկությունները բացատրել է այդ ուժերի առկայությամբ։ Միջմոլեկուլային ուժերի առաջացումը պայմանավորված է դիպոլների փոխազդեցությամբ (Կիզոնի էֆեկտ), մեկ այլ մոլեկուլի բևեռացումով (Դեբիի էֆեկտ) և Լոնդոնի ցրման ուժերով, որոնք կապված են չեզոք ատոմներում ակնթարթային դիպոլների առկայության հետ և մոլեկուլները.

Ներգրավման մոլեկուլային ուժերի առավել ունիվերսալ բաղադրիչը դիսպերսիոն բաղադրիչն է: Համակերի կողմից իրականացված հաշվարկները հանգեցրին մոլեկուլային ներգրավման էներգիայի հետևյալ արտահայտությանը (միմյանցից փոքր հեռավորության վրա գտնվող զուգահեռ թիթեղների համար).

Բրինձ. 2. Պոտենցիալ կորեր

Մասնիկների փոխազդեցության ընդհանուր էներգիայի կորերի ձևը կախված է դրանց մակերեսի ներուժից, Համակերի հաստատունի արժեքից, մասնիկների չափից և ձևից։ Հետևաբար, կախված այս բոլոր գործոններից, կան երեքը բնորոշ տեսակներագրեգատիվ կայունության որոշակի վիճակներին համապատասխանող պոտենցիալ կորեր (նկ. 3):

Բրինձ. 3. Պոտենցիալ կորեր դիսպերս համակարգերի համար

տարբեր ագրեգատիվ կայունությամբ

Կորը 1-ը համապատասխանում է համակարգի այնպիսի վիճակին, որում մասնիկների միջև ցանկացած հեռավորության վրա գրավման էներգիան գերակշռում է.

վանող էներգիա. Համակարգն անկայուն է, արագ մակարդվում է։

Կորը 2-ը ցույց է տալիս բավականաչափ բարձր պոտենցիալ արգելքի և երկրորդական նվազագույնի առկայությունը: Այս դեպքում հեշտությամբ ձևավորվում են ֆլոկուլներ, որոնցում մասնիկները բաժանվում են միջավայրի միջաշերտներով։ Սա տեղի է ունենում երկրորդական նվազագույնում: Այս վիճակը համապատասխանում է կոագուլյացիայի հետադարձելիությանը։ Որոշակի պայմաններում պոտենցիալ արգելքը կարող է հաղթահարվել, և առաջնային նվազագույնում առաջանում է անդառնալի կոագուլյացիա:

Կորը 3 համապատասխանում է համակարգի վիճակին, որն ունի բարձր պոտենցիալ արգելք երկրորդ նվազագույնի բացակայության դեպքում: Նման համակարգերն ունեն բարձր ագրեգատիվ կայունություն։

3. ՄԱՐՏԱԴՐՈՒԹՅԱՆ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԿԱՆՈՆԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ

ԷԼԵԿՏՐՈԼԻՏՆԵՐԻ ԳՈՐԾՈՂՈՒԹՅՈՒՆ

Կոագուլյացիայի պատճառ կարող են լինել ջերմության և սառը, էլեկտրամագնիսական դաշտերը, կոշտ ճառագայթումը, մեխանիկական ազդեցությունները, քիմիական նյութերը:

Կոագուլյացիայի ամենատարածված պատճառը էլեկտրոլիտի գործողությունն է:

Էլեկտրոլիտները փոխում են DEL-ի կառուցվածքը, նվազեցնում զետա ներուժը (կամ մասնիկների վրա էլեկտրոլիտի իոնների կլանման, կամ DEL-ի ցրված մասի սեղմման պատճառով), ինչը հանգեցնում է մասնիկների միջև էլեկտրաստատիկ վանման նվազմանը: Համաձայն DLVO տեսության, արդյունքում մասնիկները կարող են մոտենալ միմյանց այն հեռավորությունների վրա, որոնց վրա գերակշռում են գրավիչ ուժերը, ինչը կարող է հանգեցնել նրանց կպչման և կոագուլյացիայի:

Կոագուլյացիայի շեմը (նշվում է Ck, g) էլեկտրոլիտի նվազագույն կոնցենտրացիան է, որն առաջացնում է որոշակի տեսանելի կոագուլյացիայի ազդեցություն (գունաթափում, պղտորություն, նստվածք) որոշակի ժամանակահատվածում: Կոագուլյացիայի շեմը որոշվում է կա՛մ տեսողականորեն՝ դիտարկելով դիսպերսային համակարգում փոփոխությունները, երբ դրա մեջ ներմուծվում են տարբեր կոնցենտրացիաների էլեկտրոլիտային լուծույթներ, կամ փոփոխությունները գրանցվում են համապատասխան գործիքների միջոցով, առավել հաճախ՝ չափելով համակարգի օպտիկական խտությունը կամ պղտորությունը:

Կոագուլյացիան ենթակա է որոշակի կանոնների. Դիտարկենք դրանք։

կոագուլյացիայի կանոններ

– Կոագուլյացիա առաջանում է ցանկացած էլեկտրոլիտի կողմից, եթե դրանց կոնցենտրացիան

համակարգում կգերազանցի որոշակի նվազագույնը, որը կոչվում է կոագուլյացիայի շեմ: Պատճառը DES-ի սեղմումն է։ Տարբեր էլեկտրոլիտների և տարբեր դիսպերս համակարգերի կոագուլյացիայի շեմը տարբեր է:

- Կոագուլացնող ազդեցություն ունի միայն այն էլեկտրոլիտի իոնը, որի լիցքը հակադիր է կոլոիդային մասնիկի լիցքին, և նրա մակարդման ունակությունն արտահայտվում է որքան ուժեղ է, այնքան մեծ է հակաիոնի վալենտությունը։ Այս օրինաչափությունը կոչվում է Շուլց-Հարդի կանոն: Այս կանոնի համաձայն, կոագուլյացիայի շեմերի հարաբերակցությունը մեկ է. երկու և եռարժեք հակակշիռները հետևյալն են.

Օրինակ, մկնդեղի սուլֆիդի sol As2S3-ի համար, որի մասնիկները ունեն բացասական լիցք, տարբեր էլեկտրոլիտների մակարդման շեմերը ունեն հետևյալ արժեքը. LiCl - 58 մմոլ/լ; MgCl2՝ 0,71 մմոլ/լ, AlCl3՝ 0,043 մմոլ/լ։

Օրգանական իոնների մի շարքում կոագուլյացիոն էֆեկտը մեծանում է կլանման հզորության ավելացմամբ և, հետևաբար, լիցքի չեզոքացումով։

- Նույն լիցք ունեցող անօրգանական իոնների շարքում դրանց մակարդման ակտիվությունը մեծանում է դրանց խոնավացման նվազմամբ (կամ շառավիղի մեծացմամբ): Օրինակ, միավալենտ կատիոնների և անիոնների շարքում կոագուլացնող ակտիվությունը և խոնավացումը փոխվում են հետևյալ կերպ.

Ալյումին" href="/text/category/aluminij/" rel="bookmark">ալյումին, սիլիցիում, երկաթ):

3. էնտրոպիայի գործոնը , ինչպես առաջին երկուսը, դրանք թերմոդինամիկ են: Այն գործում է համակարգերում, որոնցում մասնակցում են մասնիկները կամ դրանց մակերեսային ուժերը ջերմային շարժում. Դրա էությունը կայանում է նրանում, որ ցրված փուլը համակարգի ծավալի վրա միատեսակ բաշխման միտում ունի, ինչը նվազեցնում է մասնիկների բախման և միմյանց կպչելու հավանականությունը:

Էնտրոպիայի վանումը կարելի է բացատրել՝ հիմնվելով մակերևութային շերտերի հետ մասնիկների անմիջական փոխազդեցության վրա, որոնցում կան շարժական հակաիոններ կամ մակերեսային ակտիվ նյութերի (մակերևութային ակտիվ նյութեր) և մակրոմոլեկուլային միացությունների (ՀՄԿ) երկար ու ճկուն ռադիկալներ։ Այսպիսի ռադիկալները շատ կոնֆորմացիաներ ունեն։ Մասնիկների մոտեցումը հանգեցնում է ազատության աստիճանների կամ կոնֆորմացիաների նվազմանը, իսկ դա հանգեցնում է էնտրոպիայի նվազմանը, հետևաբար՝ ազատ մակերևույթի էներգիայի ավելացմանը, ինչը թերմոդինամիկորեն անբարենպաստ գործընթաց է։ Այսպիսով, այս գործոնը նպաստում է մասնիկների վանմանը։

4. Կառուցվածքային-մեխանիկական գործոն կինետիկ է. Դրա գործողությունը պայմանավորված է նրանով, որ մասնիկների մակերեսին կան առաձգականությամբ թաղանթներ, որոնց ոչնչացումը պահանջում է էներգիա և ժամանակ։ Որպես կանոն, նման ֆիլմը ձեռք է բերվում համակարգում կայունացուցիչներ ներմուծելով `մակերևութային ակտիվ նյութեր և նավատորմ (կոլոիդային պաշտպանություն): Մակերեւութային շերտերը ձեռք են բերում բարձր ամրության բնութագրեր՝ ներարգանդային պարույրների շղթաների և երկար շղթայական մակերեւութային ակտիվ նյութերի միահյուսման, իսկ երբեմն էլ՝ պոլիմերացման արդյունքում։

Կառուցվածքային-մեխանիկական և այլ գործոնների գործողությունը դրսևորվում է այնպիսի երևույթի մեջ, ինչպիսին է կոլոիդ պաշտպանություն

Կոլոիդային պաշտպանություն կոչվում է կոլոիդային համակարգերի կայունության բարձրացում՝ մասնիկների մակերևույթի վրա ադսորբցիոն շերտի ձևավորման պատճառով, երբ որոշակի մակրոմոլեկուլային նյութեր ներմուծվում են sol. .

Կոլոիդային պաշտպանություն ապահովելու ունակ նյութերն են սպիտակուցները, ածխաջրերը, պեկտինները, իսկ ոչ ջրային դիսպերսիոն միջավայր ունեցող համակարգերի համար՝ ռետինը։ Պաշտպանիչ նյութերը ներծծվում են ցրված մասնիկների մակերեսի վրա, ինչը օգնում է նվազեցնել համակարգի մակերեսային էներգիան։ Սա հանգեցնում է նրա թերմոդինամիկական կայունության բարձրացմանը և ապահովում է կոլոիդային կայունություն: Նման համակարգերն այնքան կայուն են, որ ձեռք են բերում ինքնաբերաբար ձևավորվելու հատկություն։ Օրինակ, լուծվող սուրճնուրբ աղացած սուրճի փոշի է, որը մշակվում է սննդային կարգի մակերևութաակտիվ նյութերով:

Տարբեր նյութերի կայունացնող ազդեցությունը գնահատելու համար ներկայացվում են պայմանական բնութագրեր՝ «ոսկե թիվ», «ռուբին» և այլն։

ոսկե թիվ կայունացնող նյութի նվազագույն զանգվածն է (մգ-ով), որն ի վիճակի է պաշտպանել 10 մլ կարմիր ոսկու հիդրոզոլը (կանխել գունաթափումը) 1 սմ3 նատրիումի քլորիդի 10% լուծույթի մակարդման ազդեցությունից։

ռուբինի համարը - սա կայունացնող նյութի նվազագույն զանգվածն է (մգ), որն ի վիճակի է պաշտպանել 0,1 կգ/մ3 զանգվածային կոնցենտրացիայով Կոնգոյի կարմիր (Կոնգոյի ռուբին) ներկանյութի 10 սմ3 լուծույթը 10 սմ3 կոագուլյացիայի ազդեցությունից: % նատրիումի քլորիդի լուծույթ:

Օրինակ, կարտոֆիլի օսլայի ոսկե թիվը 20 է: Սա նշանակում է, որ 20 մգ օսլա, երբ ներմուծվում է ոսկու լուծույթ, կանխում է լուծույթի մակարդումը, երբ լուծույթին ավելացվում է կոագուլացնող էլեկտրոլիտ՝ 1 սմ3 10% նատրիում: քլորիդի լուծույթ: Առանց կայունացնող նյութի՝ օսլայի ավելացման, ոսկու լուծույթը նման պայմաններում ակնթարթորեն մակարդվում է (քայքայվում):

Աղյուսակ 1-ում ներկայացված են որոշ պաշտպանիչ նյութերի ամենատարածված թվերը:

Պաշտպանիչ ազդեցությունը մեծ արդյունաբերական նշանակություն ունի։ Այն հաշվի է առնվում դեղերի, սննդամթերքի, տեխնիկական էմուլսիաների, կատալիզատորների և այլնի արտադրության մեջ։

Աղյուսակ 1. Որոշ պաշտպանիչ նյութերի համար ամենատարածված թվերի իմաստները

պաշտպանիչ միջոց	ոսկե թիվ	ռուբինի համարը
Հեմոգլոբին
Դեքստրին
Կարտոֆիլի օսլա
Նատրիումի կազեինատ

ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ

Այսօրվա դասախոսության ժամանակ մենք դիտարկեցինք ցրված փուլի մասնիկների կառուցվածքը և դիսպերս համակարգերի կայունության և ոչնչացման վրա ազդող հիմնական գործոնները: Այս գործոնները պետք է հաշվի առնվեն կայուն կոլոիդային համակարգեր ձեռք բերելու ժամանակ, ինչպիսիք են էմուլսիաները, աերոզոլները, կախոցները, ինչպես նաև արդյունաբերական արտադրության ընթացքում ձևավորված «վնասակար» ցրված համակարգերը ոչնչացնելիս:

Ֆիզկուլտուրայի ամբիոնի դոցենտ

§8. Ցրված համակարգերի ագրեգատիվ կայունություն

Այս բաժնում քննարկվում են դրա հետևանքով առաջացած երևույթներն ու գործընթացները ագրեգատիվ կայունությունցրված համակարգեր.

Նախևառաջ, մենք նշում ենք, որ բոլոր ցրված համակարգերը, կախված դրանց ձևավորման գործընթացի մեխանիզմից, ըստ P.A. Rebinder-ի դասակարգման, բաժանվում են. լիոֆիլ,որոնք ստացվում են փուլերից մեկի ինքնաբուխ ցրման արդյունքում (տարասեռ ազատ ցրված համակարգի ինքնաբուխ ձևավորում), և լիոֆոբ,ցրման և խտացման արդյունքում (տարասեռ ազատ ցրված համակարգի հարկադիր ձևավորում):

Լյոֆոբ համակարգերը, ըստ սահմանման, պետք է ունենան մակերեսային էներգիայի ավելցուկ, եթե այն չի փոխհատուցվում կայունացուցիչների ներդրմամբ: Հետևաբար, դրանցում մասնիկների կոշտացման պրոցեսները տեղի են ունենում ինքնաբերաբար, այսինքն՝ տեղի է ունենում մակերևույթի էներգիայի նվազում՝ հատուկ մակերեսի նվազման պատճառով։ Նման համակարգերը կոչվում են ագրեգատիվ անկայուն:

Մասնիկների մեծացումը կարող է ընթանալ տարբեր ձևերով. Նրանցից մեկը, զանգահարել է իզոթերմային թորում , բաղկացած է նյութի տեղափոխումից փոքր մասնիկներից խոշորներին (Քելվինի էֆեկտ)։ Արդյունքում փոքր մասնիկները աստիճանաբար լուծվում են (գոլորշիանում), մինչդեռ մեծ մասնիկները աճում են։

Երկրորդ ճանապարհը, որն առավել բնորոշ և տարածված է դիսպերս համակարգերի համար կոագուլյացիա (լատից՝ կոագուլյացիա, կարծրացում), որը բաղկացած է մասնիկների կպչունությունից։

Նոսրացած համակարգերում կոագուլյացիան նույնպես հանգեցնում է նստվածքի կայունության կորստի և, ի վերջո, փուլային տարանջատման:

Մասնիկների միաձուլման գործընթացը կոչվում է միաձուլում .

Կենտրոնացված համակարգերում կոագուլյացիան կարող է դրսևորվել եռաչափ կառուցվածքի ձևավորմամբ, որտեղ դիսպերսիոն միջավայրը հավասարաչափ բաշխված է: Կոագուլյացիայի երկու տարբեր արդյունքների համաձայն, այս գործընթացի մոնիտորինգի մեթոդները նույնպես տարբերվում են: Մասնիկների մեծացումը հանգեցնում է, օրինակ, լուծույթի պղտորության ավելացմանը, օսմոտիկ ճնշման նվազմանը։ Կառուցվածքի ձևավորումը փոխում է համակարգի ռեոլոգիական հատկությունները, նրա մածուցիկությունը մեծանում է, և հոսքը դանդաղում է:

Կայուն ազատ ցրված համակարգ, որի դեպքում ցրված փուլը հավասարաչափ բաշխված է ամբողջ ծավալով, կարող է ձևավորվել իրական լուծույթից խտացման արդյունքում: Ագրեգատիվ կայունության կորուստը հանգեցնում է կոագուլյացիայի, որի առաջին փուլը ցրված փուլի մասնիկների մոտեցումն է և նրանց փոխադարձ ամրագրումը միմյանցից կարճ հեռավորությունների վրա։ Միջին շերտը մնում է մասնիկների միջև։

Նստվածքից կամ գելից կայուն ազատ ցրված համակարգի ձևավորման հակառակ գործընթացը (կառուցվածքային ցրված համակարգ) կոչվում է. պեպտիկացում.

Կոագուլյացիայի ավելի խորը գործընթացը հանգեցնում է միջինի միջաշերտերի ոչնչացմանը և մասնիկների անմիջական շփմանը: Արդյունքում կամ ձևավորվում են պինդ մասնիկների կոշտ ագրեգատներ, կամ դրանք ամբողջությամբ միաձուլվում են հեղուկ կամ գազային ցրված փուլ ունեցող համակարգերում (միաձուլում)։ Կենտրոնացված համակարգերում ձևավորվում են կոշտ, մեծածավալ պինդ նման կառուցվածքներ, որոնք կարող են հետ վերածվել ազատ ցրված համակարգի միայն հարկադիր ցրման միջոցով: Այսպիսով, կոագուլյացիայի հայեցակարգը ներառում է մի քանի գործընթացներ, որոնք տեղի են ունենում համակարգի հատուկ մակերեսի նվազմամբ:

Նկ.33. Ցրված համակարգերի կայունության կորուստ պատճառող գործընթացներ:

Չկայունացված լիոֆոբ ցրված համակարգերի ագրեգատիվ կայունությունը կրում է կինետիկ բնույթ, և այն կարելի է դատել մակերևութային էներգիայի ավելցուկից առաջացած գործընթացների արագությամբ:

Կոագուլյացիայի արագությունը որոշում է ցրված համակարգի ագրեգատիվ կայունությունը, որը բնութագրվում է մասնիկների կպչման (միաձուլման) գործընթացով։

Ագրեգատիվ կայունությունը կարող է ունենալ նաև թերմոդինամիկական բնույթ, եթե ցրված համակարգը չունի մակերեսային էներգիայի ավելցուկ։ Լիոֆիլ համակարգերը թերմոդինամիկորեն ագրեգատիվ կայուն են, ձևավորվում են ինքնաբերաբար, և նրանց կոագուլյացիայի պրոցեսն ընդհանրապես բնորոշ չէ։

Լիոֆոբ կայունացված համակարգերը թերմոդինամիկորեն դիմացկուն են կոագուլյացիայի նկատմամբ. դրանք կարելի է դուրս բերել այս վիճակից մակերևութային էներգիայի ավելցուկի (կայունացման խախտում) տանող ազդեցությունների օգնությամբ։

Համաձայն վերոհիշյալ դասակարգման՝ առանձնանում են դիսպերս համակարգերի ագրեգատիվ կայունության թերմոդինամիկական և կինետիկ գործոնները։ Քանի որ կոագուլյացիայի շարժիչ ուժը մակերևույթի ավելցուկային էներգիան է, ցրված համակարգերի կայունությունն ապահովող հիմնական գործոնները (մակերևույթի մակերեսը պահպանելով) կլինեն նրանք, որոնք նվազեցնում են մակերևութային լարվածությունը: Այս գործոնները կոչվում են թերմոդինամիկ: Դրանք նվազեցնում են մասնիկների միջև արդյունավետ բախումների հավանականությունը, ստեղծում պոտենցիալ խոչընդոտներ, որոնք դանդաղեցնում կամ նույնիսկ բացառում են կոագուլյացիայի գործընթացը։ Որքան ցածր է մակերևութային լարվածությունը, այնքան համակարգը մոտ է թերմոդինամիկական կայունությանը:

Կոագուլյացիայի արագությունը նույնպես կախված է կինետիկ գործոններից։

Կինետիկ գործոնները, որոնք նվազեցնում են կոագուլյացիայի արագությունը, հիմնականում կապված են միջավայրի հիդրոդինամիկական հատկությունների հետ.

Ցրված համակարգերի համար կան հետևյալ թերմոդինամիկական և կինետիկ կայունության գործոնները.

1.Էլեկտրաստատիկ գործոնբաղկացած է միջերեսային լարվածության նվազմամբ՝ մասնիկների մակերեսի վրա կրկնակի էլեկտրական շերտի ձևավորման պատճառով, ինչպես նաև Կուլոնյան վանումով, որն առաջանում է, երբ նրանք մոտենում են միմյանց։

Իոնոգեն (իոնների տարանջատվելով) մակերեսային ակտիվ նյութերի կլանման ժամանակ առաջանում է կրկնակի էլեկտրական շերտ (DEL): Իոնային մակերևութային ակտիվ նյութի կլանումը կարող է առաջանալ երկու չխառնվող հեղուկների միջերեսում, ինչպիսիք են ջուրը և բենզինը: Մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլի բևեռային խումբը, որն ուղղված է ջրին, տարանջատվում է, ինչը բենզոլային փուլի մակերեսին տալիս է լիցք, որը համապատասխանում է մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների օրգանական մասին (պոտենցիալ որոշող իոններ): Հակադիրները (անօրգանական իոնները) երկակի շերտ են կազմում ջրային փուլի կողմում, քանի որ ավելի ուժեղ են փոխազդում դրա հետ։

Կրկնակի էլեկտրական շերտի ձևավորման այլ մեխանիզմներ կան. Օրինակ, DES-ը ձևավորվում է ջրի և վատ լուծվող արծաթի յոդիդի միջերեսում: Եթե ​​ջրի մեջ ավելացվում է բարձր լուծվող արծաթի նիտրատ, ապա տարանջատման արդյունքում ձևավորված արծաթի իոնները կարող են լրացնել AgI-ի բյուրեղային ցանցը, քանի որ դրանք դրա մի մասն են (արծաթի իոնների հատուկ կլանումը): Արդյունքում, աղի մակերեսը դրական լիցքավորված է (արծաթի կատիոնների ավելցուկ), և յոդիդի իոնները կգործեն որպես հակաիոններ։

Պետք է նշել նաև իոնների կամ էլեկտրոնների մի փուլից մյուսին անցնելու արդյունքում կրկնակի էլեկտրական շերտի առաջացման հնարավորությունը (մակերևույթի իոնացում)։

DES-ը, որը ձևավորվում է վերը նկարագրված լիցքերի տարածական տարանջատման գործընթացների արդյունքում, ունի ցրված (ցրված) բնույթ, ինչը պայմանավորված է էլեկտրաստատիկ (Կուլոն) և վան դեր Վալսյան փոխազդեցությունների կառուցվածքի վրա միաժամանակ ազդելով. որպես իոնների և մոլեկուլների ջերմային շարժում։

Այսպես կոչված էլեկտրակինետիկ երևույթները (էլեկտրոֆորեզ, էլեկտրոսմոզ և այլն) պայմանավորված են ֆազային սահմանում կրկնակի էլեկտրական շերտի առկայությամբ։

2. Adsorption-solvation factorմիջերեսի կրճատումն է

լարվածություն մակերևութային ակտիվ նյութերի ներդրման ժամանակ (կլանման և լուծույթի պատճառով):

3. էնտրոպիայի գործոն,ինչպես առաջին երկուսը, վերաբերում է թերմոդինամիկային: Այն լրացնում է առաջին երկու գործոնները և գործում է համակարգերում, որոնցում մասնիկները մասնակցում են ջերմային շարժմանը: Մասնիկների էնտրոպիայի վանումը կարող է ներկայացվել որպես մասնիկների մշտական ​​դիֆուզիայի առկայություն ավելի բարձր կոնցենտրացիա ունեցող տարածաշրջանից դեպի ավելի ցածր կոնցենտրացիան ունեցող շրջան, այսինքն՝ համակարգը մշտապես ձգտում է հավասարեցնել ցրված փուլի կոնցենտրացիան ամբողջ ծավալով:

4. Կառուցվածքային-մեխանիկական գործոնկինետիկ է. Դրա գործողությունը պայմանավորված է նրանով, որ մասնիկների մակերեսին կարող են ձևավորվել առաձգականությամբ և մեխանիկական ուժով թաղանթներ, որոնց ոչնչացումը պահանջում է էներգիա և ժամանակ։

5. հիդրոդինամիկ գործոննվազեցնում է կոագուլյացիայի արագությունը ցրված փուլի մասնիկների միջև հեղուկի բարակ շերտերում ցրված միջավայրի մածուցիկության և խտության փոփոխության պատճառով:

Սովորաբար, ագրեգատիվ կայունությունը ապահովվում է միաժամանակ մի քանի գործոններով. Հատկապես բարձր կայունություն է նկատվում ջերմադինամիկ և կինետիկ գործոնների համակցված ազդեցության ներքո:

Կառուցվածքային-մեխանիկական պատնեշը, որն առաջին անգամ դիտարկվել է P.A. Rebinder-ի կողմից, ուժեղ կայունացման գործոն է, որը կապված է մակերեսը լիոֆիլացնող փուլային սահմաններում ադսորբցիոն շերտերի ձևավորման հետ: Նման շերտերի կառուցվածքը և մեխանիկական հատկությունները կարող են ապահովել դիսպերսիոն միջավայրի միջաշերտերի շատ բարձր կայունություն ցրված փուլի մասնիկների միջև։

Մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների կլանման ժամանակ առաջանում է կառուցվածքային-մեխանիկական պատնեշ, որոնք ի վիճակի են միջերեսում գելանման կառուցվածքային շերտ ձևավորել, չնայած, հնարավոր է, նրանք չունեն բարձր մակերևութային ակտիվություն այս միջերեսի նկատմամբ: Այդպիսի նյութերից են խեժերը, ցելյուլոզայի ածանցյալները, սպիտակուցները և այլ, այսպես կոչված, պաշտպանիչ կոլոիդները, որոնք մակրոմոլեկուլային նյութեր են։

§9. Էմուլսիաների կայունացում և կոտրում

Դիտարկենք դիսպերս համակարգերի կայունացման և ոչնչացման առանձնահատկությունները էմուլսիաների օրինակով։

Հեղուկ ցրված փուլով և հեղուկ ցրման միջավայրով ցրված համակարգերը կոչվում են էմուլսիաներ:

Նրանց առանձնահատկությունը երկու տեսակի էմուլսիաների ձևավորման հնարավորությունն է. ուղիղ, որում դիսպերսիոն միջավայրն ավելի բևեռային հեղուկ է (սովորաբար ջուր) և հակադարձ, որի մեջ ավելի բևեռային հեղուկը կազմում է ցրված փուլը։

Որոշակի պայմաններում կա էմուլսիաների փուլային հակադարձումերբ տվյալ տիպի էմուլսիան, որևէ ռեագենտի ներմուծմամբ կամ պայմանների փոփոխությամբ, վերածվում է հակառակ տեսակի էմուլսիայի։

Էմուլսիաների ամենակարևոր ներկայացուցիչը ջրայուղային էմուլսիան է՝ շատ ուժեղ կայունացված բնական մակերևութաակտիվ նյութերով և խեժերով։ Նման համակարգերի ոչնչացումը նավթի պատրաստման և վերամշակման առաջին և բավականին բարդ փուլն է։

Էմուլսիաների ագրեգատիվ կայունությունը կարող է որոշվել կայունության բազմաթիվ գործոններով:

Նրանց ձևավորումը հնարավոր է ինքնաբուխ ցրման միջոցով որոշակի պայմաններում, երբ միջերեսային լարվածությունը այնքան ցածր է (10 2 10 1-ից պակաս մՋ/մ 2 ) որ այն ամբողջությամբ փոխհատուցվում է էնտրոպիայի գործակիցով։ Դա հնարավոր է այսպես կոչված խառնուրդի կրիտիկական ջերմաստիճանին մոտ ջերմաստիճանում: Բացի այդ, կոլոիդային մակերևութային ակտիվ նյութերը և HMS լուծույթները հնարավորություն ունեն նվազեցնելու միջերեսային լարվածությունը մինչև ծայրահեղ ցածր արժեքներ, ինչը հնարավորություն է տալիս թերմոդինամիկորեն կայուն (ինքնաբուխ ձևավորված) էմուլսիաներ ստանալ նույնիսկ նորմալ պայմաններում:

Թերմոդինամիկորեն կայուն և ինքնաբերաբար ձևավորված (լիոֆիլ) էմուլսիաներում մասնիկներն ունեն շատ բարձր դիսպերսիա։

Էմուլսիաների մեծ մասը միկրոհետերոգեն, թերմոդինամիկորեն անկայուն (լիոֆոբ) համակարգեր են։ Երկարատև պահպանման ժամանակ դրանցում տեղի է ունենում ագլոմերացիա (կոագուլյացիա), ապա կաթիլները միաձուլվում են (միաձուլվում)։

Էմուլսիաների ագրեգատիվ կայունությունը քանակապես բնութագրվում է դրանց շերտավորման արագությամբ։ Այն որոշվում է շերտազատված փուլի բարձրությունը (ծավալը) չափելով էմուլսիայի ստացումից հետո որոշակի ժամանակային ընդմիջումներով։ Առանց էմուլգատորի, էմուլսիաների կայունությունը սովորաբար վատ է: Էմուլսիաների կայունացման հայտնի մեթոդներ՝ օգտագործելով մակերևութային ակտիվ նյութեր, պարույրներ, փոշիներ: Մակերեւութային ակտիվ նյութերով էմուլսիաների կայունացումն ապահովվում է ադսորբցիայի և մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների որոշակի կողմնորոշման շնորհիվ, ինչը հանգեցնում է մակերեսային լարվածության նվազմանը։

Մակերեւութային ակտիվ նյութերի կողմնորոշումը էմուլսիաներում հետևում է Rebinder-ի բևեռականության հավասարեցման կանոնին. Մակերեւութային ակտիվ նյութերի բևեռային խմբերը ուղղված են բևեռային փուլին, իսկ ոչ բևեռային ռադիկալները՝ ոչ բևեռային փուլին: Կախված մակերևութային ակտիվ նյութի տեսակից (իոնային, ոչ իոնային) էմուլսիայի կաթիլները ձեռք են բերում համապատասխան լիցք կամ դրանց մակերեսին առաջանում են կլանման-լուծման շերտեր։

Եթե ​​մակերեսային ակտիվ նյութը ավելի լավ է լուծվում ջրում, քան յուղում (յուղը էմուլսիաներում ոչ բևեռային փուլի ընդհանուր անվանումն է), ապա ձևավորվում է ուղղակի o/w էմուլսիա, եթե դրա լուծելիությունն ավելի լավ է յուղում, ապա հակադարձ o/o: էմուլսիա է ստացվում. (Բանկրոֆթի կանոն):Էմուլգատորը փոխելը կարող է հանգեցնել էմուլսիայի շրջադարձի: Այսպիսով, եթե կալցիումի քլորիդի լուծույթը ավելացվի նատրիումի օճառով կայունացված էմուլսիայի մեջ, ապա էմուլգատորը վերածվում է կալցիումի և էմուլսիան հակադարձվում է, այսինքն՝ յուղային փուլը դառնում է ցրման միջավայր։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ կալցիումի օճառը շատ ավելի լուծելի է յուղի մեջ, քան ջրի մեջ:

Մակերեւութային ակտիվ նյութերով հակադարձ էմուլսիաների կայունացումը չի սահմանափակվում մակերևութային լարվածության նվազմամբ պայմանավորված գործոններով: Մակերեւութային ակտիվ նյութերը, հատկապես երկար ռադիկալներով, կարող են էմուլսիայի կաթիլների մակերեսին ձևավորել զգալի մածուցիկության թաղանթներ (կառուցվածքային-մեխանիկական գործոն), ինչպես նաև ապահովել էնտրոպիայի վանում։ Կառուցվածքային-մեխանիկական և էնտրոպիայի գործոնները հատկապես նշանակալի են, եթե կայունացման համար օգտագործվում են մակերեսային ակտիվ մակրոմոլեկուլային միացություններ: Կառուցվածքային-մեխանիկական գործոն - ցրված միջավայրով կառուցվածքավորված և ծայրաստիճան լուծված ադսորբցիոն թաղանթի ձևավորումը մեծ նշանակություն ունի կենտրոնացված և բարձր խտացված էմուլսիաների կայունացման համար: Բարձր խտացված էմուլսիայի կաթիլների միջև բարակ կառուցվածքային միջշերտերը համակարգին տալիս են պինդ նման հատկություններ:

Էմուլսիաների կայունացումը հնարավոր է նաև բարձր ցրված փոշիների օգնությամբ։ Նրանց գործողության մեխանիզմը նման է մակերեսային ակտիվ նյութերի մեխանիզմին: Բավարար հիդրոֆիլ մակերեսով փոշիները (կավ, սիլիցիում և այլն) կայունացնում են ուղիղ էմուլսիաները։ Հիդրոֆոբ փոշիները (մուր, հիդրոֆոբացված աերոզիլ և այլն) ունակ են կայունացնել հակադարձ էմուլսիաները: Փոշու մասնիկները էմուլսիայի կաթիլների մակերեսին տեղակայված են այնպես, որ դրանց մակերեսի մեծ մասը գտնվում է ցրման միջավայրում։ Էմուլսիայի կայունությունն ապահովելու համար անհրաժեշտ է կաթիլների մակերեսի խիտ փոշի ծածկույթ: Եթե ​​կայունացուցիչի փոշու մասնիկների թրջման աստիճանը միջինի և ցրված փուլի կողմից մեծապես տարբերվում է, ապա ամբողջ փոշին կլինի այն փուլի ծավալում, որը լավ թրջում է այն, և դա ակնհայտորեն կայունացնող ազդեցություն չի ունենա։

Իոնային էմուլգատորներով կայունացված ուղիղ էմուլսիան կարող է ոչնչացվել բազմավալենտ իոններով էլեկտրոլիտներ ավելացնելով: Նման էլեկտրոլիտները առաջացնում են ոչ միայն էլեկտրական կրկնակի շերտի սեղմում, այլև էմուլգատորը վերածում ջրի մեջ վատ լուծվող ձևի: Էմուլգատորը կարող է չեզոքացվել մեկ այլ էմուլգատորով, որը նպաստում է հակադարձ էմուլսիաների առաջացմանը: Դուք կարող եք ավելացնել ավելի մակերեսային ակտիվ նյութ, քան էմուլգատորը, որն ինքնին չի ձևավորում ուժեղ թաղանթներ (այսպես կոչված. demulsifier) Օրինակ, սպիրտները (պենտիլ և այլն) տեղահանում են էմուլգատորները, լուծում են դրանց թաղանթները և նպաստում էմուլսիայի կաթիլների միաձուլմանը: Էմուլսիան կարող է ոչնչացվել ջերմաստիճանը բարձրացնելով, էլեկտրական դաշտում դնելով, նստեցնելով, ցենտրիֆուգելով, զտելով ծակոտկեն նյութերի միջով, որոնք թրջվում են դիսպերսիոն միջավայրով, բայց չեն թրջվում ցրված փուլի նյութով և այլ եղանակներով։

ԳԼՈՒԽ XIV. ԴԻՍՊԵՐՍԻՎ ՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԱՅԻՆ ԵՎ ՄԵԽԱՆԻԿԱԿԱՆ ՀԱՏԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ.

§1. Ռեոլոգիայի հիմնական հասկացությունները և իդեալական օրենքները

Ամենակարևոր մեխանիկական հատկություններն են մածուցիկությունը, առաձգականությունը, պլաստիկությունը, ամրությունը: Քանի որ այս հատկությունները անմիջականորեն կապված են մարմինների կառուցվածքի հետ, դրանք սովորաբար կոչվում են կառուցվածքային-մեխանիկական։

Մեթոդներով ուսումնասիրվում են համակարգերի կառուցվածքային և մեխանիկական հատկությունները ռեոլոգիա - գիտություններ նյութական համակարգերի դեֆորմացիաների և հոսքի մասին: Ռեոլոգիան ուսումնասիրում է համակարգերի մեխանիկական հատկությունները արտաքին սթրեսների ազդեցության տակ դեֆորմացիայի դրսևորմամբ։ Կոլոիդների քիմիայում ռեոլոգիական մեթոդներն օգտագործվում են ցրված համակարգերի կառուցվածքն ուսումնասիրելու և մածուցիկ հատկությունները նկարագրելու համար։

Ժամկետդեֆորմացիա նշանակում է համակարգի այն կետերի հարաբերական տեղաշարժը, որտեղ դրա շարունակականությունը չի խախտվում. Դեֆորմացիան բաժանված է առաձգական և մնացորդային: առաձգական դեֆորմացմամբ մարմնի կառուցվածքը ամբողջությամբ վերականգնվում է բեռի (սթրեսի) հեռացումից հետո. մնացորդային դեֆորմացիան անշրջելի է, համակարգում փոփոխությունները մնում են նույնիսկ բեռը հեռացնելուց հետո: Մնացորդային դեֆորմացիան, որի դեպքում մարմինը չի կոտրվում, կոչվում է պլաստիկ։

Էլաստիկ դեֆորմացիաներից առանձնանում են ծավալային (լարվածություն, սեղմում), կտրվածքային և ոլորման դեֆորմացիաներ։ Դրանք բնութագրվում են քանակապես հարաբերական (անչափ) արժեքներով։ Օրինակ, միաչափ դեֆորմացիայի դեպքում լարվածությունը արտահայտվում է հարաբերական երկարացման առումով.

Որտեղ լ 0 Եվ լ- մարմնի երկարությունը ձգվելուց առաջ և հետո համապատասխանաբար; Դ լ- բացարձակ երկարացում.

Կտրող լարումը որոշվում է բացարձակ կտրվածքով (բացարձակ լարում) y և հարաբերական տեղաշարժ (նկ.34) լարման տակ R:

(XIV.1)

Որտեղ y -վերին շերտի տեղաշարժ (բացարձակ դեֆորմացիա); X -բարձրությունը, որի վրա տեղի է ունենում տեղաշարժը, - կտրող անկյուն: .

Ինչպես հետևում է Նկար 34-ից, հարաբերական տեղաշարժը հավասար է տեղաշարժի անկյան շոշափմանը , որն իր հերթին մոտավորապես հավասար է բուն անկյունին , եթե այն փոքր է, և այս անկյան արժեքը արտահայտված է ռադիաններով:

Նկ.34. Կտրվածքի դեֆորմացիայի սխեմատիկ ներկայացում

Հեղուկները և գազերը դեֆորմացվում են, երբ կիրառվում են նվազագույն բեռներ, ճնշման տարբերության ազդեցության տակ նրանք հոսում են: Հոսքը դեֆորմացիայի տեսակներից է, որի դեպքում դեֆորմացիայի քանակը անընդհատ աճում է մշտական ​​ճնշման (բեռնվածքի) ազդեցության տակ։ Ի տարբերություն գազերի, հեղուկները հոսքի ընթացքում չեն սեղմվում և դրանց խտությունը մնում է գրեթե հաստատուն։

Լարման (Ռ ), որն առաջացնում է մարմնի դեֆորմացիա, որոշվում է ուժի հարաբերակցությամբ այն տարածքի վրա, որի վրա այն գործում է.. Գործող ուժը կարող է քայքայվել երկու բաղադրիչի` նորմալ, ուղղահայաց ուղղված մարմնի մակերեսին և շոշափող (շոշափող)` ուղղված այս մակերեսին շոշափող: Ըստ այդմ, առանձնանում են երկու տեսակի լարումներ՝ նորմալ և շոշափող, որոնք համապատասխանում են դեֆորմացիայի երկու հիմնական տեսակին՝ ձգում (կամ սեղմում) և կտրում։ Դեֆորմացիայի այլ տեսակներ կարելի է ներկայացնել՝ օգտագործելով այս հիմնական տեսակի դեֆորմացիաների տարբեր համակցությունները: SI լարման միավորը պասկալն է ( Պա).

Ցանկացած նյութական համակարգ ունի բոլոր ռեոլոգիական հատկությունները . Հիմնականները, ինչպես արդեն նշվեց, առաձգականությունն են, պլաստիկությունը, մածուցիկությունը և ամրությունը: Այս բոլոր հատկությունները դրսևորվում են կտրվածքային դեֆորմացիայով, որն, հետևաբար, համարվում է ամենակարևորը ռեոլոգիական հետազոտություններում:

Այսպիսով, դեֆորմացիայի բնույթն ու մեծությունը կախված են մարմնի նյութի հատկություններից, նրա ձևից և արտաքին ուժերի կիրառման եղանակից։

Ռեոլոգիայում նյութերի մեխանիկական հատկությունները ներկայացված են ռեոլոգիական մոդելների տեսքով, որոնք հիմնված են երեք հիմնական իդեալական օրենքների վրա, որոնք կապում են սթրեսը դեֆորմացիայի հետ։ Դրանք համապատասխանում են իդեալականացված նյութերի երեք տարրական մոդելների (տարրերի), որոնք համապատասխանում են ռեոլոգիական հիմնական բնութագրերին (առաձգականություն, պլաստիկություն, մածուցիկություն).

Հուկի իդեալական առաձգական մարմինըներկայացնում են պարուրաձև զսպանակի տեսքով (նկ. 35): Համաձայն Հուկի օրենքը առաձգական մարմնում դեֆորմացիան համաչափ է կտրվածքի լարվածությանը R:

կամ
(XIV.2)

Որտեղ Գ-համաչափության գործակից կամ կտրվածքի մոդուլ:

Կտրման մոդուլ Գ նյութի (նրա կառուցվածքի) հատկանիշն է՝ քանակապես արտացոլելով նրա առաձգական հատկությունները (կոշտությունը)։ (XIV.2) հավասարումից հետևում է, որ կտրման մոդուլի միավորը պասկալն է (SI), այսինքն՝ նույնը, ինչ լարման համար, քանի որ արժեքը γ անչափ. Կտրման մոդուլը կարող է որոշվել դեֆորմացիայի կախվածությունը բնութագրող ուղիղ գծի լանջի կոտանգենսից γ կտրվածքային սթրեսից Ռ(տես նկ. 35, բ): Մոլեկուլային բյուրեղների առաձգականության մոդուլը ~ 109 է Պա, կովալենտ բյուրեղների և մետաղների համար՝ 10 11 Պաեւ ավելին. Բեռը հանելուց հետո Հուկի իդեալական առաձգական մարմինը ակնթարթորեն վերադառնում է իր սկզբնական վիճակին (ձևին):

Նկ.35. Հուկի իդեալական առաձգական մարմնի մոդելը (а) և այս մարմնի դեֆորմացիայի կախվածությունը կտրվածքային լարվածությունից (բ)

Նյուտոնի իդեալական մածուցիկ մարմինըպատկերված է որպես մխոց հեղուկով գլանով տեղադրված անցքերով (նկ. 36): Իդեալական մածուցիկ հեղուկը հոսում է համապատասխան Նյուտոնի օրենքը . Համաձայն այս օրենքի՝ շերտավոր հեղուկի հոսքի կտրվածքային լարվածությունը համաչափ է կտրման բացարձակ արագության գրադիենտին (բացարձակ դեֆորմացիա) dU/ dx:

(XIV.3),

Որտեղ η – համաչափության գործակից, որը կոչվում է դինամիկ մածուցիկություն (դինամիկ մածուցիկությունը երբեմն նշվում է նաև տառի նշանով.  ).

Հեղուկի երկու շերտերի հարթ զուգահեռ (շերտավոր) շարժումով մի շերտը մյուսի նկատմամբ տեղաշարժվում է։ Եթե ​​հեղուկի շերտերի բացարձակ կտրվածքի արագությունը նշանակվում է U= դի/ դտև հաշվի առնել, որ կոորդինատը Xև ժամանակ տանկախ փոփոխականներ են, ապա տարբերակման կարգը փոխելով՝ հաշվի առնելով (XIV.1) կարող ենք ստանալ հետևյալ կապը.

(XIV.4)

Որտեղ
հարաբերական կտրվածքային լարման արագությունն է:

Այսպիսով, Նյուտոնի օրենքը կարող է ձևակերպվել նաև հետևյալ կերպ. կտրվածքային լարվածությունը համաչափ է լարման հարաբերական արագությանը.

(XIV.5)

Իդեալական հեղուկների ռեոլոգիական հատկությունները յուրահատուկ կերպով բնութագրվում են մածուցիկությամբ: Դրա սահմանումը տրված է (XIV.3) և (XIV.5) հավասարումներով: կախվածության գրաֆիկ Պ – սկզբից բխող ուղիղ գիծ է, այս ուղիղ գծի դեպի x առանցքի թեքության անկյան կոտանգենսը որոշում է հեղուկի մածուցիկությունը։ Մածուցիկության փոխադարձությունը կոչվում է հոսունություն.Եթե ​​մածուցիկությունը բնութագրում է հեղուկի շարժունակությունը, ապա հեղուկությունը բնութագրում է նրա շարժունակությունը:

Նկ.36. Իդեալական մածուցիկ Նյուտոնի հեղուկի մոդելը (ա) և այս հեղուկի լարման արագության կախվածությունը կտրվածքային սթրեսից (b)

Մածուցիկության միավորները հետևում են հավասարմանը (XIV.5): Քանի որ ներս միջազգային համակարգմիավորներով, սթրեսը չափվում է պասկալներով, իսկ լարման հարաբերական տոկոսադրույքը Հետ -1 , ապա մածուցիկության միավորը կլինի պասկալ երկրորդը ( Անցում) CGS համակարգում poise-ն ընդունվում է որպես մածուցիկության միավոր ( Պ) (1 Անցում = 10 Պ) Ջրի մածուցիկությունը 20,5°C-ում 0,001 է Անցումկամ 0.01 Պ, այսինքն՝ 1 ցենտիպոիզ ( sp) Գազերի մածուցիկությունը մոտ 50 անգամ պակաս է, բարձր մածուցիկ հեղուկների համար մածուցիկության արժեքները կարող են լինել հազարավոր և միլիոնավոր անգամներ, իսկ պինդ մարմինների համար՝ 10 15 -10 20: Անցումեւ ավելին. Հեղուկության չափը մածուցիկության չափի հակադարձ է, հետևաբար, մածուցիկության միավորները հեղուկության միավորների հակադարձ են: Օրինակ, CGS համակարգում հեղուկությունը չափվում է մինուս մեկ հզորությամբ ( Պ -1 ).

Saint-Venant-ի իդեալական պլաստիկ մարմնի մոդելը՝ Coulombհարթության վրա գտնվող պինդ մարմին է, որի շարժման ժամանակ շփումը մշտական ​​է և կախված չէ նորմալ (մակերևույթին ուղղահայաց) ուժից (նկ. 37)։ Այս մոդելը հիմնված է արտաքին (չոր) շփման օրենքի վրա, ըստ որի՝ դեֆորմացիա չի լինում, եթե կտրվածքի լարվածությունը որոշակի արժեքից փոքր է։ Ռ* , որը կոչվում է զիջման ուժ, այսինքն

ՊՊ*

Եթե ​​լարվածությունը հասնում է զիջման կետին, ապա իդեալական պլաստիկ մարմնի զարգացած դեֆորմացիան սահման չունի, և հոսքը տեղի է ունենում ցանկացած արագությամբ, այսինքն.

Պ= Պ* >0 >0

Այս կախվածությունը ցույց է տրված Նկար 37-ում, բ. Դրանից բխում է, որ սթրեսը գերազանցում է Պ*. Արժեք Պ*արտացոլում է մարմնի կառուցվածքի ուժը. Հաշվի առնելով, որ Ռ = Պ*Իդեալական պլաստիկ մարմնի կառուցվածքը քայքայվում է, որից հետո սթրեսի դիմադրությունը իսպառ բացակայում է։

Իդեալական տարրերի (ռեոլոգիական մոդելների) համեմատությունը ցույց է տալիս, որ Հուկի առաձգական մարմնի դեֆորմացման վրա ծախսված էներգիան վերադարձվում է բեռնաթափման ժամանակ (լարվածության ավարտից հետո), իսկ մածուցիկ և պլաստիկ մարմինները դեֆորմացվելիս էներգիան վերածվում է ջերմության։ Ըստ այդմ, Հուկի մարմինը պատկանում է պահպանողական համակարգերին, իսկ մյուս երկուսը պատկանում են ցրող (էներգիա կորցնող) համակարգերին։

Էմուլսիաների ագրեգատիվ կայունություն– սա ցրված փուլի կաթիլների չափը ժամանակի ընթացքում անփոփոխ պահելու ունակությունն է, այսինքն՝ դիմակայելու միաձուլմանը: Կան ագրեգատիվ կայունության մի քանի գործոններ.

ԷԼԵԿՏՐՈՍՏԱՏԻԿ ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅԱՆ ԳՈՐԾՈՆ

EDL-ները ձևավորվում են էմուլսիայի կաթիլների շուրջ, և արդյունքում առաջանում է էներգետիկ արգելք, որը թույլ չի տալիս մասնիկներին մոտենալ այն հեռավորություններին, որոնցում մոլեկուլային ձգողական ուժերը գերակշռում են էլեկտրաստատիկ վանման ուժերին: Կայունության այս գործոնը շատ կարևոր է կոլոիդային մակերեսային ակտիվ նյութերով և պոլիէլեկտրոլիտներով կայունացված էմուլսիաների համար:

ԱԴՍՈՐԲՑԻԱ-ՍՈԼՎԱՏԻ ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅԱՆ ԳՈՐԾՈՆ

Էմուլգատորները, ներծծվելով կաթիլների մակերևույթի վրա, նվազեցնում են մակերևութային լարվածությունը «կաթիլների» սահմանին: – միջավայր» և համակարգը ավելի կայուն դարձնել: Բայց եթե որպես էմուլգատոր օգտագործվում են կոլոիդային մակերևութային ակտիվ նյութեր և ներարգանդային պարույրներ, ապա կլանումը – solvate shell, որը կառուցված է.

ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԱՅԻՆ-ՄԵԽԱՆԻԿԱԿԱՆ ԳՈՐԾՈՆ

ԿԱՅՈՒՆՈՒԹՅՈՒՆ

Կաթիլների մակերեսին ձևավորվում է էմուլգատորի մոլեկուլների շերտ, որն ունի բարձրացված մածուցիկություն և առաձգականություն և կանխում է կաթիլների միաձուլումը։ Այս գործոնը խաղում է առաջատար դերեթե էմուլգատորը HMC է և ոչ իոնային մակերեսային ակտիվ նյութեր:

ԷՄՈՒԼՍԻՖԻՆԵՐԻ ՏԵՍԱԿՆԵՐԸ

ԱՆՕՐԳԱՆԱԿԱՆ ԷԼԵԿՏՐՈԼԻՏՆԵՐ

Անօրգանական էլեկտրոլիտները ամենաքիչ արդյունավետ էմուլգատորներն են: Այսպիսով, կալիումի թիոցիանատ KNCS-ը «ջրի» խառնուրդին ավելացնելիս – յուղ» փոքր կոնցենտրացիայի մեջ կարող եք ստանալ առաջին տեսակի ժամանակավոր նոսրացված էմուլսիա: Նրա հարաբերական կայունությունը կարելի է բացատրել միջերեսային մակերեսի ջրային կողմում DZS-ի առաջացմամբ, որը ձևավորվում է SGN-ի ընտրովի կլանման շնորհիվ: Այս իոնները ստեղծում են փոքր բացասական պոտենցիալ միջերեսում, և մակերեսային լիցքի խտությունը ցածր է: Հետեւաբար, DEL կաթիլների միջեւ վանող ուժերը նույնպես փոքր են։ Այս տեսակի կայունացումը չափազանց թույլ է ցանկալի կոնցենտրացիայի էմուլսիա ստանալու համար և բավարար ժամկետով:

ԿՈԼՈԻԴ ՄԱԿԵՐՊԵՍ-ԱԿՏԻՎ

ՆՅՈՒԹԵՐ

Հիշեք այդ կոլոիդային մակերեսը – ակտիվ նյութեր – ամֆիֆիլային մոլեկուլներ, որոնք իրենց ածխաջրածնային ռադիկալում պարունակում են առնվազն 8 – 10 ածխածնի ատոմ: Բևեռային խմբի հիդրոֆիլ հատկությունների և լիպոֆիլի («լիպոս») հարաբերությունները – ճարպ) ոչ բևեռային խմբի (ածխաջրածնային ռադիկալ) հատկությունները որոշվում են հիդրոֆիլորեն– լիպոֆիլային հավասարակշռություն– HLB համարը,Էմուլսիաների կայունացումը իոնային կոլոիդային մակերևութային ակտիվ նյութերի միջոցով կապված է կաթիլների մակերեսի վրա մակերևութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների կլանման և որոշակի կողմնորոշման հետ: Համաձայն Ռեհբինդերի բևեռականության հավասարեցման կանոնըՄակերեւութային ակտիվ բևեռային խմբերը դիմակայում են բևեռային փուլին, իսկ ոչ բևեռային ռադիկալներին – դեպի ոչ բևեռային փուլ: Որպեսզի մակերեսային ակտիվ նյութը պաշտպանի կաթիլը մյուսի հետ միաձուլվելուց, այն պետք է ստեղծի պաշտպանիչ պատյան դրսումկաթիլներ. Հետևաբար, այն պետք է ավելի լավ լուծվի (բայց ոչ ամբողջությամբ 14) հեղուկում, որը ցրման միջավայր է, քան կաթիլը կազմող հեղուկում: Մակերեւութային ակտիվ նյութերի լուծելիությունը բնութագրվում է

GLB-ների թիվը. Որքան մեծ է այն, այնքան հավասարակշռությունը տեղափոխվում է դեպի հիդրոէլեկտրակայան – որդիական հատկություններ, այնքան լավ է այս նյութը լուծելի ջրի մեջ:

8-ից 13 HLB թվով մակերևութային ակտիվ նյութերը ավելի լավ են լուծվում ջրում, քան յուղում, նրանք կազմում են I տիպի էմուլսիաներ: 3-ից 6 HLB թվով մակերևութաակտիվ նյութերը ձևավորում են II տիպի էմուլսիաներ:

I տիպի էմուլսիաների պատրաստման ամենաարդյունավետ էմուլգատորները ճարպաթթուների (օճառների) նատրիումի աղերն են՝ ածխածնի 8 ատոմներով։ – 10 և ավելի բարձր, ինչպես նաև ալկիլ սուլֆատներ, ալկիլ սուլֆոնատներ և այլն: Ճարպաթթուների շարքում լավագույն էմուլգատորներն են լաուրիկ (C 11 H 20 COOH) և միրիստիդին (C 13 H 27 COOH) թթուները, որոնք, ըստ. Տրաուբի կանոնը տալիս է մակերևութային լարվածության ամենամեծ նվազումը՝ համեմատած հոմոլոգ շարքի նախորդ անդամների հետ։

Իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը կազմում են կրկնակի էլեկտրական շերտ: Կարևոր է, որ ուղղակի շփումը և կաթիլների միաձուլումը կանխելու համար կարիք չկա

14 Եթե մակերևութային ակտիվ նյութը ամբողջությամբ լուծարվում է հեղուկներից մեկում, այն չի լինի միջերեսում, այլ կմտնի այս հեղուկի ծավալի մեջ:

շարունակական պաշտպանիչ շերտի ձևավորման դեպքում բավական է, եթե այս շերտը զբաղեցնի 40 – Կաթիլային մակերեսի 60% -ը:

Առաջին տեսակի էմուլսիաներում մակերևութային ակտիվ նյութերի ածխաջրածնային ռադիկալները խորանում են կաթիլների մեջ, և լավ ուղղահայաց կողմնորոշման համար դրանք պետք է բաղկացած լինեն առնվազն 8-ից: – 10 ածխածնի ատոմ:

Միջերեսի վրա ոչ իոնային մակերևութաակտիվ նյութերի ուղղահայաց կողմնորոշումը հանգեցնում է բևեռային խմբերի շերտի ձևավորմանը, որոնք հանդիսանում են խոնավացման կենտրոններ: – ստեղծվում է պաշտպանիչ հիդրատային շերտ։

Մակերեւութային ակտիվ նյութերով հակադարձ էմուլսիաների (W/O) կայունացումը չի սահմանափակվում մակերևութային լարվածության նվազման պատճառ հանդիսացող գործոններով: Մակերեւութային ակտիվ նյութերը, հատկապես երկար ռադիկալներ ունեցողները, կարող են ջրի կաթիլների մակերեսի վրա ստեղծել զգալի մածուցիկության թաղանթներ (կառուցվածքային առումով): – մեխանիկական կայունության գործոն), ինչպես նաև ապահովում է էնտրոպիայի վանում ջերմային շարժմանը ռադիկալների մասնակցության պատճառով։

Խոհարարության մեջ որպես էմուլգատորներ սովորաբար օգտագործվում են մակերևութաակտիվ նյութեր պարունակող բնական մթերքները՝ աղացած պղպեղ, մանանեխ, ձվի դեղնուց և այլն: Սննդի արդյունաբերության մեջ այս նպատակների համար ավելի հաճախ օգտագործվում են սինթետիկ մակերևութաակտիվ նյութեր՝ օլեատներ, պրոպիլ սպիրտ, ճարպաթթուների մոնոգլիցերիդներ, շաքարի գլիցերիդներ:

ԲԱՐՁՐ ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ՆՅՈՒԹԵՐ

Էմուլսիայի ավելի մեծ կայունություն կարելի է ձեռք բերել HMC-ների միջոցով՝ սպիտակուցներ, ռետին, խեժ, ռետին, օսլա և այլ պոլիսախարիդներ (օրինակ՝ դեքստրին, մեթիլ ցելյուլոզ), ինչպես նաև սինթետիկ պոլիմերներ (օրինակ՝ պոլիվինիլային սպիրտ): Ի տարբերություն օճառների, այդ նյութերի երկար արժեքավոր մոլեկուլները գտնվում են բևեռային խմբերի միասնական բաշխմամբ հորիզոնականհատվածի հարթությունում «կաթիլ – միջավայր», որտեղ դրանք հեշտությամբ կարող են միահյուսվել երկչափ կառույցների ձևավորման հետ։ Մակրոմոլեկուլային միացությունների կլանումը սովորաբար դանդաղ է և գրեթե անշրջելի: Որոշ սպիտակուցներ, երբ ներծծվում են, դառնում են ջրում անլուծելի։ Եթե ​​նման շերտերը սեղմվում են, ապա դրանք ոչնչացվում են մանրադիտակային նստվածքների առաջացմամբ, որոնք մնում են միջերեսային մակերեսի վրա՝ ամուր առաձգական պատյանի տեսքով։ Հասկանալի է, որ կաթիլը, գտնվելով նման «պարկուճի» մեջ, անսահման կայուն է միաձուլման դեմ, սակայն այս երեւույթի քանակական օրինաչափությունները անհայտ են։ Բարձր մոլեկուլային քաշի էմուլգատորը, որը ձևավորում է առաձգական գել, կարելի է արդյունավետ համարել. այն ուռչում է շարունակական փուլում, և այս գելը սեղմելու փորձերը խոչընդոտվում են մեծ օսմոտիկ ուժերով (ուռուցքի ճնշում):

Այսպիսով, երբ օգտագործվում է որպես էմուլգատորներ, HMC-ն հիմնականում իրականացվում է կառուցվածքային առումով – մեխանիկական կայունության գործոն – կաթիլների մակերեսի վրա ձևավորվում է կառուցվածքային ամուր թաղանթ: Բարձր խտացված էմուլսիաների դեպքում, որոնցում կաթիլները բազմանիստների տեսքով են, իսկ միջավայրը նրանց միջև բարակ շերտերի տեսքով է, այդ շերտերը միևնույն ժամանակ կառուցվածքային պաշտպանիչ պատյաններ են, որոնք ամբողջ համակարգին ընդգծված են տալիս. պինդ հատկություններ.

Շատ HMS պարունակում են իոնոգեն խմբեր և քայքայվում են լուծույթներում՝ ձևավորելով պոլիոններ: խումբ – COOH, օրինակ, պարունակում են ալգինատներ, լուծվող օսլա, խումբ – OSO 2 – ագար. Պոլիէլեկտրոլիտները կարող են միաժամանակ – պետք է պարունակի ինչպես թթվային, այնպես էլ հիմնային խմբեր: Նրանց նշանավոր ներկայացուցիչները սպիտակուցներ պարունակող խմբեր են – UNSD և – NH2. Այս դեպքերում, բացի վերը նշված կառուցվածքային – Էլեկտրաստատիկ գործոնը ավելացվում է մեխանիկական կայունության գործոնին:

Սննդի արդյունաբերության մեջ լայնորեն օգտագործվում են շիճուկի սպիտակուցները, սոյայի սպիտակուցի իզոլատը, նատրիումի կազեինատը, արյան պլազմայի սպիտակուցները, տավարի շիճուկի ալբումինը, սննդի վերամշակման թափոնները (սպանդանոցների արյուն, պանրի շիճուկ, կարտոֆիլի օսլա), որոնցից սպիտակուցներն օգտագործվում են որպես էմուլգատորներ։

Ժելատինը հաճախ օգտագործվում է խոհարարական պրակտիկայում: – պոլիդիսպերս սպիտակուց, որը տարբեր մոլեկուլային քաշի պոլիմերային հոմոլոգների խառնուրդ է 12000-ից մինչև 70000 a.u. ուտել.

ՆՈՒՐ ՄԱՂԱՑՎԱԾ ՀԱՄԱԼՈՒՅՑԻ ՓՈՇԵՐ

Այս տեսակի կայունացուցիչը բնորոշ է միայն էմուլսիաներին։ Վաղուց հայտնի է, որ որոշ նուրբ փոշիներ արդյունավետորեն կայունացնում են էմուլսիաները միաձուլման դեմ: Այս մասնիկների քիմիական բնույթը պակաս կարևոր է, քան դրանց մակերեսային հատկությունները: Փոշու հիմնական պահանջները.

Մասնիկների չափը չափի համեմատ պետք է շատ փոքր լինի

Մասնիկները պետք է որոշակի թրջման անկյուն ունենան «յուղում – ջուր – ամուր»: Փոշու գործողությունը հիմնականում ուղղված է կաթիլների միջև հեղուկ շերտի բարակմանը: Հարթ գնդաձև փոշի մասնիկները պիտանի չեն. լավ արդյունքներ են ձեռք բերվում շերտավոր մասնիկների տեսքով փոշիներով, ինչպիսիք են բենտոնիտային կավը:

Պինդ փոշի նյութերը (գիպս, գրաֆիտ և այլն) կարող են կուտակվել կաթիլների և միջավայրի միջերեսում՝ շնորհիվ. ընտրովի թրջելիությունպինդ մարմիններ. Օրինակ՝ O/W էմուլսիայի գիպսի մասնիկները իրենց հիդրոֆիլության շնորհիվ գրեթե ամբողջությամբ մտնում են ջրի մեջ և միայն մասամբ՝ նավթի կաթիլների մեջ, ինչի արդյունքում յուղի կաթիլը շրջապատում են շարունակական շերտով և թույլ չեն տալիս այն կպչել։ այլ կաթիլներ: Այնուամենայնիվ, սելեկտիվ թրջումը պետք չէ ամբողջական լինել, քանի որ այս դեպքում կայունացուցիչ մասնիկներն ամբողջությամբ կլինեն ջրային փուլում, իսկ յուղի կաթիլները՝ անպաշտպան:

Հիդրոֆիլ մասնիկների (գրաֆիտ, ZnS, CuS և այլն) ոչ լրիվ ընտրովի թրջման դեպքում դրանք կարող են լինել W/O էմուլսիաների կայունացուցիչներ։ Այսպիսով, փոշիների գործողության մեխանիզմը նման է մակերեւութային ակտիվ նյութերի մեխանիզմին:

ԷՄՈՒԼԶԻԱՅԻ ՏԵՍԱԿԻ ՈՐՈՇՈՒՄ

Էմուլսիայի ստացման գործընթացում, հատկապես ցրման մեթոդներով, անխուսափելիորեն առաջանում են թե՛ մեկի, թե՛ մյուս հեղուկի կաթիլներ։ Այնուամենայնիվ, ժամանակի ընթացքում մի հեղուկի կաթիլները պահպանվում են և աստիճանաբար կուտակվում, մյուսի կաթիլները գրեթե ակնթարթորեն միաձուլվում են: Եթե ​​նավթի կաթիլները կուտակվում են, ապա առաջանում է ուղղակի էմուլսիա (O/W), եթե ջուրը – ձևավորվում է հակադարձ էմուլսիա (W/O): Ձևավորված էմուլսիայի տեսակը կախված է մի շարք գործոններից, բայց հիմնականում որոշվում է էմուլգատորի բնույթով: Հետևելով Բանկրոֆթի կանոնին՝ կարող ենք ասել, որ այն հեղուկը, որն ավելի լավ է լուծում է էմուլգատորը կամ ավելի լավ թրջում այն ​​(եթե այն փոշի է), ցրման միջավայր է։ Այսպիսով, իմանալով էմուլգատորի բնույթը, կարելի է կանխատեսել ձևավորված էմուլսիայի տեսակը: Այնուամենայնիվ, նման գնահատականը շատ մոտավոր է, հատկապես, եթե էմուլսիան բազմաբաղադրիչ է:

Կան մի քանիսը փորձարարական մեթոդներէմուլսիաների տեսակի որոշում.

ՆՈՐԱՑՄԱՆ ՄԵԹՈԴ

Էմուլսիայի մի կաթիլը ներմուծվում է ջրով փորձանոթի մեջ, որը մեղմորեն թափահարելիս հավասարաչափ բաշխվում է ջրի ծավալի մեջ, եթե այն M/W տիպի էմուլսիա է: Եթե ​​էմուլսիան շրջված է (W/O), ապա կաթիլը չի ​​ցրվում։ Այս թեստը լավագույն արդյունքն է տալիս նոսր էմուլսիաների դեպքում։

ՀԻԴՐՈՖՈԲԻ ԹԱՑՄԱՆ ՄԵԹՈԴ

ՄԱԿԵՐԵՍՆԵՐ

Երբ էմուլսիայի կաթիլը կիրառվում է պարաֆինային ափսեի վրա, կաթիլը տարածվում է, եթե ցրման միջավայրը յուղ է (W/O էմուլսիա):

ՇԱՐՈՒՆԱԿԱԿԱՆ ՓՈՒԼԻ ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Էմուլսիայի մի կաթիլը դրվում է մանրադիտակի սլայդի վրա ջրի մեջ լուծված ներկի մի քանի բյուրեղների կողքին։ Թիթեղը թեքված է այնպես, որ կաթիլն ու ներկը շփվեն։ Եթե ​​պարզվում է, որ կոնտինուումը (ջուրը) գունավոր է, ապա դա M/W տիպի էմուլսիա է։ Հակառակ դեպքում փորձը կրկնվում է ճարպային լուծվող ներկով՝ ապացուցելով, որ էմուլսիան – տեսակ V/M. Ջրում լուծվող ներկերն են, օրինակ, մեթիլ նարնջագույնը և փայլուն կապույտը, և յուղում լուծվող ներկերը – սուդան III և մագենտա: Այս փորձարկումը կարող է իրականացվել փորձանոթի մեջ որոշակի քանակությամբ էմուլսիա լցնելով և ջրում լուծվող ներկանյութի մի քանի բյուրեղներ ավելացնելով։ Հեղուկի միասնական գունավորումը ցույց կտա, որ այն O/W տիպի էմուլսիա է: Tronner-ը և Bassus-ը (1960) մշակել են այս մեթոդը: Զտիչ թղթի վրա 20% խոնավացված բաժակներ – մ կոբալտի քլորիդի լուծույթ, ապա չորացրած, տեղադրեցին էմուլսիայի մի կաթիլ: O/W տեսակի էմուլսիան առաջացնում է վարդագույն գույնի արագ զարգացում, W/O էմուլսիայի դեպքում գունային փոփոխություն չի նկատվել: Եթե ​​կա O/W և W/O էմուլսիաների խառնուրդ – կամաց-կամաց թույլ է հայտնվում – վարդագույն գունավորում.

Կան թերմոդինամիկ և կինետիկ կայունության գործոններ,

TO թերմոդինամիկ գործոններներառում են էլեկտրաստատիկ, ադսորբցիոն-լուծման և էնտրոպիայի գործոններ:

էլեկտրաստատիկ գործոնցրված փուլի մասնիկների մակերեսի վրա կրկնակի էլեկտրական շերտի առկայության պատճառով։ Էլեկտրաստատիկ գործոնի հիմնական բաղադրիչներն են բոլոր կոլոիդային մասնիկների հատիկների նման լիցքը, էլեկտրակինետիկ ներուժի արժեքը, ինչպես նաև միջերեսային մակերևութային լարվածության նվազումը էլեկտրոլիտների կլանման պատճառով (հատկապես այն դեպքերում, երբ իոնոգեն մակերևութային ակտիվները էլեկտրոլիտներ են: )

համանուն էլեկտրական լիցքհատիկները հանգեցնում են մոտեցող կոլոիդային մասնիկների փոխադարձ վանմանը: Ավելին, միցելների տրամագիծը գերազանցող հեռավորությունների վրա էլեկտրաստատիկ վանումը պայմանավորված է հիմնականում ցրված շերտում հակաիոնների լիցքով։ Եթե ​​արագ շարժվող մասնիկները բախվում են միմյանց, ապա ցրված շերտի հակաիոնները, համեմատաբար թույլ կապված լինելով մասնիկների հետ, կարող են շարժվել, և արդյունքում հատիկները շփվում են։ Այս դեպքում վանող ուժերի մեջ հիմնական դերը խաղում է էլեկտրակինետիկ պոտենցիալը։ Մասնավորապես, եթե դրա արժեքը գերազանցում է 70 - 80 մՎ-ը, ապա բրոունյան շարժման արդյունքում միմյանց բախվող մասնիկները չեն կարողանա հաղթահարել էլեկտրաստատիկ արգելքը և բախվելով կցրվեն և ագրեգացիա չի առաջանա։ Մակերեւութային լարվածության դերը որպես ջերմադինամիկ կայունության գործոն քննարկվել է 1-ին գլխում:

Adsorption-solvation factorկապված է ինչպես ցրված փուլի մասնիկների խոնավացման (լուծման) հետ, այնպես էլ դրանց մակերեսային իոնների կամ չլիցքավորված մակերեւութային ակտիվ նյութի մոլեկուլների վրա կլանված: Հիդրացիոն թաղանթները և ադսորբցիոն շերտերը կապված են մասնիկների մակերեսի հետ սոսնձման ուժերով: Հետևաբար, ագրեգատների անմիջական շփման համար բախվող մասնիկները պետք է ունենան էներգիա, որն անհրաժեշտ է ոչ միայն էլեկտրաստատիկ արգելքը հաղթահարելու, այլև կպչման աշխատանքը գերազանցելու համար։

էնտրոպիայի գործոնըբաղկացած է ցրված փուլի միտումից դեպի ցրված փուլի մասնիկների միասնական բաշխումը համակարգի ծավալի վրա դիֆուզիայի արդյունքում։ Այս գործոնը դրսևորվում է հիմնականում ուլտրամիկրոէերոգեն համակարգերում, որոնց մասնիկները մասնակցում են բրոունյան ինտենսիվ շարժմանը։

Կինետիկ գործոններինկայունությունը ներառում է կառուցվածքային-մեխանիկական և հիդրոդինամիկական գործոններ:

Կառուցվածքային-մեխանիկական գործոնշնորհիվ այն բանի, որ մասնիկների մակերեսին գոյություն ունեցող հիդրատացված (սոլվատ) թաղանթները բարձրացրել են մածուցիկությունը և առաձգականությունը։ Սա ստեղծում է լրացուցիչ վանող ուժ, երբ մասնիկները բախվում են՝ այսպես կոչված տարանջատող ճնշում. Անջատվող ճնշմանը նպաստում է նաև ներծծող շերտերի առաձգականությունը: Անջատված ճնշման ուսմունքը մշակվել է Բ.Վ. Դերյագինի կողմից (1935 թ.):

հիդրոդինամիկ գործոնկապված է դիսպերսիոն միջավայրի մածուցիկության հետ։ Այն նվազեցնում է համակարգի ոչնչացման արագությունը՝ դանդաղեցնելով մասնիկների շարժումը բարձր մածուցիկությամբ միջավայրում: Այս գործոնը ամենաքիչ արտահայտված է գազային միջավայր ունեցող համակարգերում, և դրա ամենամեծ դրսևորումը նկատվում է պինդ միջավայր ունեցող համակարգերում, որտեղ ցրված փուլի մասնիկները հիմնականում զուրկ են շարժունակությունից:

IN իրական պայմաններՑրված համակարգերի կայունությունը սովորաբար ապահովվում է միաժամանակ մի քանի գործոններով: Ամենաբարձր կայունությունը դիտվում է ինչպես թերմոդինամիկ, այնպես էլ կինետիկ գործոնների համակցված գործողության ներքո:

Յուրաքանչյուր կայունության գործոն համապատասխանում է դրա չեզոքացման կոնկրետ մեթոդին: Օրինակ, կառուցվածքային-մեխանիկական գործոնի ազդեցությունը կարող է հեռացվել այն նյութերի օգնությամբ, որոնք նոսրացնում և լուծում են մասնիկների մակերեսի առաձգական կառուցվածքային շերտերը։ Լուծումը կարող է կրճատվել կամ ամբողջությամբ վերացվել ցրված փուլի մասնիկների լիոֆոբացման միջոցով՝ համապատասխան նյութերի կլանման ժամանակ։ Էլեկտրաստատիկ գործոնի գործողությունը զգալիորեն նվազում է, երբ համակարգ են ներմուծվում էլեկտրոլիտներ, որոնք սեղմում են DEL-ը: Այս վերջին դեպքն ամենակարեւորն է թե՛ կայունացման, թե՛ ցրված համակարգերի ոչնչացման հարցում։