Структурно-механічний фактор стійкості полягає в. Московський державний університет друку

Кандидат хімічних наук, доцент

Тема 2. Властивості дисперсних систем,

їх стійкість та коагуляція

Заняття 2. Стійкість дисперсних систем

Лекція

Саратов – 2010

Якщо осад AgCl одержують у надлишку AgNO3, то колоїдна міцела матиме іншу будову. На агрегаті AgCl адсорбуватиметься потенційновизначальні іони Ag+, а протиіонами будуть іони NO3–.

Для нерозчинного у воді сульфату барію (отриманого у надлишку BaCl2) будову колоїдної частинки можна зобразити формулою:

BaCl2(ізб.) + NaSO4 ® BaSO4(тв. ф.) + 2NaCl

В електричному полі позитивно заряджена гранула переміщатиметься до зарядженого катода.

2. ФІЗИЧНА ТЕОРІЯ СТІЙКОСТІ ТА КОАГУЛЯЦІЇ

Колоїдна стійкість – здатність дисперсної системи зберігати незмінним свій склад (концентрацію дисперсної фази та розподіл частинок за розмірами), а також зовнішній вигляд: забарвлення, прозорість, однорідність.

Слід зазначити різке різницю щодо стійкості між двома класами колоїдів: ліофільними і ліофобними . Ліофільні колоїди мають високу спорідненість до дисперсійного середовища, вони мимоволі диспергуються і утворюють термодинамічно стійкі колоїдні розчини. У ліофобних колоїдів ступінь спорідненості до розчинника набагато менший, їх дисперсії термодинамічно нестійкі та характеризуються високими значеннями поверхневого натягу на міжфазному кордоні. Саме стійкість та коагуляцію ліофобних золів ми вивчатимемо.

Колоїдну стійкість умовно класифікують на седиментаційну (кінетичну) та агрегативну .

Седиментаційна стійкість визначається здатністю системи протидіяти осіданню частинок. Седиментація, або осідання частинок призводить до руйнування дисперсної системи. Дисперсна система вважається седиментаційно стійкою якщо її дисперсні частинки не осідають, система не поділяється на фази, тобто знаходиться в стабільному дифузійно-седиментаційному рівновазі.

Седиментаційна стійкість насамперед залежить від розмірів частинок дисперсної фази. Якщо розмір їх менше 1000 нм, то система зазвичай має високу седиментаційну стійкість. У разі більших частинок система нестійка, тобто згодом розшаровується, частинки дисперсної фази або спливають, або утворюють осад.

Агрегативна стійкість визначається здатністю дисперсної системи протидіяти злипання частинок, тобто зберігати незмінними розміри частинок дисперсної фази. Але через прагнення систем «позбутися» вільної енергії (в даному випадку – від поверхневої енергії), частинки дисперсної фази схильні до укрупнення шляхом їх злиття або перекристалізації.

Під коагуляцією розуміють втрату агрегативної стійкості дисперсної системи, що полягає в злипанні та злитті частинок.

Якщо розміри частинок дисперсної фази постійні, не змінюються в часі, то колоїдно-дисперсні системи дуже довго можуть зберігати седиментаційну стійкість. Укрупнення частинок у дисперсній системі (втрата агрегативної стійкості) призводить до порушення седиментаційної стійкості та випадання осаду.

Кількісні співвідношення, що характеризують стійкість ліофобних золів у задовільній згоді з експериментом, були отримані на основі фізичної теорії стійкості та коагуляції.

Фізична теорія стійкості та коагуляції (ДЛФО)

У найбільш загальному виглядіця теорія була розроблена радянськими вченими й у р. р., а дещо пізніше, незалежно від них голландськими вченими Фервеєм та Овербеком. За першими буквами прізвищ цих учених теорія названа теорією ДЛФО.

В основі теорії стійкості колоїдних системповинно лежати співвідношення між силами тяжіння та відштовхування частинок. Теоретично ДЛФО враховується електростатичне відштовхування між частинками і міжмолекулярне тяжіння.

Електростатичне відштовхування між однойменно зарядженими частинками відбувається в тому випадку, якщо вони підходять один до одного на близьку відстань, їх подвійні електричні шари перекриваються і відштовхуються.

а) відштовхування відсутня б) частки відштовхуються

(ДЕС не перекриваються) (ДЕС перекриваються)

В результаті досить складних розрахунків (які ми опускаємо) одержують вирази для енергії електростатичного відштовхування частинок. Відповідно до цього вираження енергія відштовхування частинок зростає із зменшенням відстані між ними за експоненційним законом

де Uе – енергія відштовхування;

c – потенціал поверхні частинок;

h – відстань між частинками.

Другий рід сил, які впливають стійкість золя, – сили тяжіння між частинками. Вони мають таку ж природу, як і сили, що діють між нейтральними молекулами. Існуванням цих сил Ван-дер-Ваальс пояснював властивості реальних газів та рідин. Виникнення міжмолекулярних сил обумовлено взаємодією диполів (ефект Кеезона), поляризацією однієї молекули іншої (ефект Дебая) та дисперсійними силами Лондона, які пов'язані з наявністю в нейтральних атомах та молекулах миттєвих диполів.

Найбільш універсальною складовою молекулярних сил тяжіння є дисперсійна складова. Розрахунки, проведені Гамакером, призвели до наступного виразу енергії молекулярного тяжіння (для паралельних пластин, що є на невеликих відстанях друг від друга).

Мал. 2. Потенційні криві

Вигляд кривих сумарної енергії взаємодії частинок залежить від потенціалу їх поверхні, від величини константи Гамакера, від розміру частинок та його форми. Тому в залежності від усіх цих факторів розрізняють три найбільш характерних видівпотенційних кривих, які відповідають певним станам агрегативної стійкості (рис.3).

Мал. 3. Потенційні криві для дисперсних систем

з різною агрегативною стійкістю

Крива 1 відповідає такому стану системи, при якому на будь-якій відстані між частинками енергія тяжіння переважає над

енергією відштовхування. Система нестійка, швидко коагулює.

Крива 2 вказує на наявність досить високого потенційного бар'єру та вторинного мінімуму. І тут легко утворюються флокули, у яких частинки розділені прошарками середовища. Це відбувається у вторинному мінімумі. Такий стан відповідає оборотності коагуляції. За деяких умов може бути подолано потенційний бар'єр і відбудеться незворотна коагуляція в первинному мінімумі.

Крива 3 відповідає стану системи з високим потенційним бар'єром за відсутності другого мінімуму. Такі системи мають велику агрегативну стійкість.

3. ОСНОВНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ КОАГУЛЯЦІЇ ПІД

ДІЄЮ ЕЛЕКТРОЛІТІВ

Причиною коагуляції можуть бути дія теплоти та холоду, електромагнітних полів, жорстких випромінювань, механічні дії, хімічні агенти.

Найчастіше причиною коагуляції є дія електроліту.

Електроліти змінюють структуру ДЕС, зменшують дзета-потенціал (або за рахунок адсорбції іонів електроліту на частинках, або за рахунок стиснення дифузної частини ДЕС), що призводить до зменшення електростатичного відштовхування між частинками. Відповідно до теорії ДЛФО внаслідок цього частинки можуть підійти один до одного на відстані, при яких переважають сили тяжіння, що може спричинити їх злипання та коагуляцію.

Порогом коагуляції (позначається Cк, g) називають мінімальну концентрацію електроліту, що викликає за певний проміжок часу певний видимий ефект коагуляції (зміна кольору, помутніння, поява осаду). Поріг коагуляції визначають або візуально, спостерігаючи за змінами дисперсної системи при введенні в неї розчинів електролітів різної концентрації, або реєструють зміни за допомогою відповідних приладів, найчастіше, вимірюючи оптичну щільність або каламутність системи.

Коагуляція підпорядковується певним правилам. Розглянемо їх.

Правила коагуляції

– Коагуляцію викликають будь-які електроліти, якщо їхня концентрація

у системі перевищить деякий мінімум, званий порогом коагуляції. Причина полягає у стисканні ДЕС. Поріг коагуляції для різних електролітів та різних дисперсних систем різний.

– Коагулюючу дію має лише той іон електроліту, заряд якого протилежний заряду колоїдної частинки, причому його коагулююча здатність виражається тим сильніше, чим вища валентність протиіону. Ця закономірність називається правилом Шульце-Гарді. Відповідно до цього правила співвідношення порогів коагуляції одно-; двох - і тривалентних протиіонів виглядає так:

Наприклад, для золю сульфіду миш'яку As2S3, частинки якого мають негативний заряд, пороги коагуляції різних електролітів мають таке значення: LiCl – 58 ммоль/л; MgCl2 – 0,71 ммоль/л, AlCl3 – 0,043 ммоль/л.

У ряді органічних іонів коагулююча дія збільшується з підвищенням адсорбційної здатності, а отже з нейтралізацією заряду.

- У ряді неорганічних іонів з однаковим зарядом їх коагулююча активність зростає зі зменшенням їх гідратації (або зі збільшенням радіусу). Наприклад, у ряді одновалентних катіонів та аніонів коагулююча активність та гідратація змінюються таким чином:

Алюміній" (алюміній, кремнію, заліза).

3. Ентропійний фактор , як і перші два, відносяться до термодинамічних. Він діє в системах, в яких частинки або їх поверхневі сили беруть участь у тепловому русі. Сутність його полягає у прагненні дисперсної фази до рівномірного розподілу за обсягом системи, а це зменшує ймовірність зіткнення частинок та їх злипання.

Ентропійне відштовхування можна пояснити, виходячи з безпосередньої взаємодії частинок з поверхневими шарами, в яких є рухливі протиіони або довгі та гнучкі радикали поверхнево-активних речовин (ПАР) та високомолекулярних сполук (ВМС). Такі радикали мають безліч конформацій. Зближення частинок призводить до зменшення ступенів свободи або конформацій, а це призводить до зменшення ентропії і, отже, збільшення вільної поверхневої енергії, що є термодинамічно невигідним процесом. Таким чином, цей фактор сприяє відштовхуванню частинок.

4. Структурно-механічний фактор є кінетичним. Його дія обумовлена ​​тим, що на поверхні частинок є плівки, що мають пружність, руйнування яких потребує витрати енергії та часу. Зазвичай таку плівку одержують, вводячи в систему стабілізатори – ПАР та ВМС (колоїдний захист). Високі характеристики міцності поверхневі шари набувають завдяки переплетенню ланцюгів ВМС і довголанцюгових ПАР, а іноді і в результаті полімеризації.

Дія структурно-механічного та інших факторів проявляється у такому явищі як колоїдний захист

Колоїдний захист називається підвищення стійкості колоїдних систем за рахунок утворення на поверхні частинок адсорбційного шару при введенні в золь певних високомолекулярних речовин .

Речовинами, здатними забезпечувати колоїдний захист, є білки, вуглеводи, пектини, а для систем з неводним дисперсійним середовищем – каучук. Захищаючі речовини адсорбуються поверхні дисперсних частинок, що сприяє зменшенню поверхневої енергії системи. Це призводить до підвищення її термодинамічної стійкості та забезпечує колоїдну стійкість. Такі системи настільки стійкі, що набувають здатності до мимовільної освіти. Наприклад, розчинна каваявляє собою тонко мелений кавовий порошок, оброблений харчовими поверхнево-активними речовинами.

Для оцінки стабілізуючої дії різних речовин запроваджено умовні характеристики: «золоте число», «рубінове число» тощо.

Золоте число – це мінімальна маса (мг) стабілізуючої речовини, яка здатна захистити 10 мл червоного гідрозолю золота (перешкодити зміні кольору) від коагулюючої дії 1 см3 10%-ного розчину хлориду натрію.

Рубінове число – це мінімальна маса (мг) стабілізуючої речовини, яка здатна захистити 10 см3 розчину барвника конго червоного (конго-рубіну) з масовою концентрацією 0,1 кг/м3 від коагулюючої дії 1 см3 10%-ного розчину хлориду натрію.

Наприклад, золота кількість картопляного крохмалю дорівнює 20. Це означає, що 20 мг крохмалю при введенні його в золь золота перешкоджають коагуляції золю при додаванні до золю електроліту-коагулятора - 1 см3 10%-ного розчину хлориду натрію. Без додавання стабілізуючої речовини – крохмалю золь золота за таких умов коагулює (руйнується) миттєво.

У таблиці 1 наведено значення найпоширеніших чисел для деяких захисних речовин.

Захисна дія має велике промислове значення. Воно враховується під час виготовлення лікарських засобів, харчових продуктів, технічних емульсій, каталізаторів тощо.

Таблиця 1. Значення найпоширеніших чисел для деяких захисних речовин

Захисна речовина	Золоте число	Рубінове число
Гемоглобін
Декстрін
Крохмаль картопляний
Казеїнат натрію

ВИСНОВОК

На сьогоднішній лекції ми розглянули будову частинок дисперсної фази та основні фактори, що впливають на стійкість та руйнування дисперсних систем. Ці фактори необхідно враховувати при отриманні стійких колоїдних систем, таких як емульсії, аерозолі, суспензії, а також при руйнуванні дисперсних шкідливих систем, що утворюються в процесі промислового виробництва.

Доцент кафедри ФОГ

§8. Агрегативна стійкість дисперсних систем

У цьому розділі обговорюються явища та процеси, зумовлені агрегативною стійкістюдисперсні системи.

Насамперед зазначимо, що це дисперсні системи залежно від механізму процесу їх освіти за класифікацією П.А.Ребиндера поділяють на ліофільні,які виходять при мимовільному диспергуванні однієї з фаз (мимовільне утворення гетерогенної вільнодисперсної системи), та ліофобні,що виходять в результаті диспергування та конденсації (примусове утворення гетерогенної вільнодисперсної системи).

Ліофобні системи за визначенням повинні мати надлишок поверхневої енергії, якщо вона не компенсована введенням стабілізаторів. Тому мимовільно йдуть процеси укрупнення частинок, т. е. відбувається зниження поверхневої енергії з допомогою зменшення питомої поверхні. Такі системи називають агрегативно нестійкими.

Укрупнення часток може йти різними шляхами. Один з них, званий ізотермічною перегонкою , полягає у перенесенні речовини від дрібних частинок до великих (ефект Кельвіна). В результаті дрібні частинки поступово розчиняються (випаровуються), а великі – зростають.

Другий шлях, найбільш характерний і загальний для дисперсних систем, є коагуляцію (Від лат, згортання, затвердіння), що полягає в злипанні частинок.

Коагуляція в розведених системах також призводить до втрати седиментаційної стійкості та в кінцевому підсумку до розшарування (поділу) фаз.

Процес злиття частинок отримав назву коалесценції .

У концентрованих системах коагуляція може виявлятися утворенні об'ємної структури, у якій рівномірно розподілено дисперсійне середовище. Відповідно до двох різних результатів коагуляції розрізняються і методи спостереження цього процесу. Укрупнення частинок веде, наприклад, до збільшення каламутності розчину, зменшення осмотичного тиску. Структуроутворення змінює реологічні властивості системи, зростає її в'язкість, сповільнюється перебіг.

Стійка вільнодисперсна система, в якій дисперсна фаза рівномірно розподілена по всьому об'єму, може утворитися в результаті конденсації з розчину. Втрата агрегативної стійкості призводить до коагуляції, перший етап якої полягає у зближенні частинок дисперсної фази та взаємної їх фіксації на невеликих відстанях один від одного. Між частинками залишається прошарок середовища.

Зворотний процес утворення стійкої вільнодисперсної системи з осаду або гелю (структурованої дисперсної системи) називається пептизацією.

Більш глибокий процес коагуляції призводить до руйнування прошарків середовища та безпосереднього контакту частинок. У результаті або утворюються жорсткі агрегати з твердих частинок, або відбувається повне злиття їх у системах з рідкою або газоподібною дисперсною фазою (коалесценція). У концентрованих системах утворюються жорсткі об'ємні твердоподібні структури, які знову можна перетворити на вільнодисперсну систему лише за допомогою примусового диспергування. Таким чином, поняття коагуляції включає кілька процесів, що йдуть зі зменшенням питомої поверхні системи.

Рис.33. Процеси, що спричиняють втрату стійкості дисперсних систем.

Агрегативна стійкість нестабілізованих ліофобних дисперсних систем має кінетичний характер, і судити про неї можна за швидкістю процесів, що викликаються надлишком поверхневої енергії.

Швидкість коагуляції визначає агрегативну стійкість дисперсної системи, на яку характерний процес злипання (злиття) частинок.

Агрегативна стійкість може мати і термодинамічний характер, якщо дисперсна система не має надлишку поверхневої енергії. Ліофільні системи термодинамічно агрегативно стійкі, вони утворюються спонтанно і для них процес коагуляції взагалі не характерний.

Ліофобні стабілізовані системи термодинамічно стійкі до коагуляції; вони можуть бути виведені з такого стану за допомогою дії, що призводять до надлишку поверхневої енергії (порушення стабілізації).

Відповідно до вищевикладеної класифікації розрізняють термодинамічні та кінетичні фактори агрегативної стійкості дисперсних систем. Так як рушійною силою коагуляції є надмірна поверхнева енергія, то основними факторами, що забезпечують стійкість дисперсних систем (за збереження площі поверхні), будуть ті, які знижують поверхневий натяг. Ці фактори відносять до термодинамічних. Вони зменшують ймовірність ефективних зіткнень між частинками, створюють потенційні бар'єри, що уповільнюють або навіть виключають процес коагуляції. Чим менший поверхневий натяг, тим ближче система до термодинамічно стійкої.

Швидкість коагуляції, крім того, залежить від кінетичних факторів.

Кінетичні фактори, що знижують швидкість коагуляції, пов'язані в основному з гідродинамічні властивості середовища: з уповільненням зближення частинок, витікання і руйнування прошарків середовища між ними.

Розрізняють такі термодинамічні та кінетичні фактори стійкості дисперсних систем:

1. Електростатичний факторполягає у зменшенні міжфазного натягу внаслідок формування подвійного електричного шару на поверхні частинок, а також у кулонівському відштовхуванні, що виникає при їх зближенні.

Подвійний електричний шар (ДЕС) утворюється при адсорбції іоногенних (дисоціюючих на іони) ПАР. Адсорбція іоногенного ПАР може відбуватися на межі двох рідин, що не змішуються, наприклад води і бензолу. Полярна група молекули ПАР, звернена до води, дисоціює, повідомляючи поверхні бензольної фази заряд, що відповідає органічній частині молекул ПАР (потенціаловизначальних іонів). Протиіони (неорганічні іони) формують подвійний шар з боку водної фази, тому що сильніше з нею взаємодіють.

Існують інші механізми утворення подвійного електричного шару. Наприклад, ДЕС утворюється на міжфазній поверхні між водою та малорозчинним йодидом срібла. Якщо у воду додати добре розчинний нітрат срібла, то іони срібла, що утворюються в результаті дисоціації, можуть добудовувати кристалічну решітку AgI, тому що вони входять до її складу (специфічна адсорбція іонів срібла). Внаслідок цього поверхня солі заряджається позитивно (надлишок катіонів срібла), а йодид-іони будуть виступати як протиіони.

Слід також згадати можливість утворення подвійного електричного шару в результаті переходу іонів або електронів з однієї фази в іншу (поверхнева іонізація).

ДЕС, що утворюється в результаті описаних вище процесів просторового поділу зарядів, має розмитий (дифузний) характер, що обумовлено одночасним впливом на його будову електростатичної (кулонівської) та ван-дер-ваальсівської взаємодії, а також теплового руху іонів та молекул.

Так звані електрокінетичні явища (електрофорез, електроосмос та ін.) обумовлені наявністю подвійного електричного шару на межі поділу фаз.

2. Адсорбційно-сольватний факторполягає у зменшенні міжфазного

натягу при введенні поверхнево-активних речовин (завдяки адсорбції та сольватації).

3. Ентропійний факторяк і перші два, відноситься до термодинамічних. Він доповнює перші два чинники та діє у системах, у яких частки беруть участь у тепловому русі. Ентропійне відштовхування частинок можна як наявність постійної дифузії частинок з області з більшою концентрацією в область з меншою концентрацією, тобто система постійно прагне вирівнювання по всьому обсягу концентрації дисперсної фази.

4. Структурно-механічний факторє кінетичним. Його дія обумовлена ​​тим, що на поверхні частинок можуть утворюватися плівки, що володіють пружністю та механічною міцністю, руйнування яких потребує витрат енергії та часу.

5. Гідродинамічний факторзнижує швидкість коагуляції завдяки зміні в'язкості та щільності дисперсійного середовища в тонких прошарках рідини між частинками дисперсної фази.

Зазвичай агрегативна стійкість забезпечується кількома чинниками одночасно. Особливо висока стійкість спостерігається при спільній дії термодинамічних та кінетичних факторів.

Структурно-механічний бар'єр, розглянутий вперше П.А.Ребіндером, - це сильний фактор стабілізації, пов'язаний з утворенням на межах розділу фаз адсорбційних шарів, що ліофілізують поверхню. Структура та механічні властивості таких шарів здатні забезпечити дуже високу стійкість прошарків дисперсійного середовища між частинками дисперсної фази.

Структурно-механічний бар'єр виникає при адсорбції молекул ПАР, які здатні до утворення гелеподібного структурованого шару на міжфазному кордоні, хоча, можливо, і не мають високої поверхневої активності по відношенню до даної межі розділу фаз. До таких речовин відносяться смоли, похідні целюлози, білки та інші так звані захисні колоїди, які є високомолекулярними речовинами.

§9. Стабілізація та руйнування емульсій

Розглянемо особливості стабілізації та руйнування дисперсних систем на прикладі емульсій.

Дисперсні системи з рідкою дисперсною фазою та рідким дисперсійним середовищем називаються емульсіями.

Їхньою специфічною рисою є можливість утворення емульсій двох типів: прямий, в якій дисперсійним середовищем є більш полярна рідина (зазвичай вода) і зворотній, В якій більш полярна рідина утворює дисперсну фазу.

За певних умов спостерігається обіг фаз емульсійколи емульсія даного типу при введенні будь-яких реагентів або при зміні умов перетворюється на емульсію протилежного типу.

Найважливіший представник емульсій – водонафтова емульсія, дуже стабілізована природними ПАР і смолами. Руйнування таких систем є першою і досить складною стадією підготовки та переробки нафти.

Агрегативна стійкість емульсій може зумовлюватись багатьма факторами стійкості.

Їх освіта можлива шляхом мимовільного диспергування за певних умов, коли міжфазне натяг настільки мало (менше 10 2 10 1 мДж/м 2 ), що його повністю компенсується ентропійним чинником. Це виявляється можливим при температурах, близьких до так званої критичної температури змішування. Крім того, властивістю знижувати міжфазне натяг до наднизьких значень мають колоїдні ПАР і розчини ВМС, що дозволяє отримувати термодинамічно стійкі емульсії, що самовільно утворюються, і за звичайних умов.

У термодинамічно стійких і мимоволі утворюються (ліофільних) емульсіях частинки мають дуже високу дисперсність.

Більшість емульсій є мікрогетерогенними, термодинамическими нестійкими (ліофобними) системами. При тривалому зберіганні у них відбувається злипання (коагуляція), та був і злиття крапель (коалесценція).

Агрегативна стійкість емульсій кількісно характеризується швидкістю їхнього розшарування. Її визначають, вимірюючи висоту (об'єм) фази, що відшарувалася через певні проміжки часу після отримання емульсії. Без емульгатора стійкість емульсій зазвичай невелика. Відомі методи стабілізації емульсій за допомогою ПАР, ВМС, порошків. Стабілізація емульсій за допомогою ПАР забезпечується внаслідок адсорбції та певної орієнтації молекул ПАР, що спричиняє зниження поверхневого натягу.

Орієнтування ПАР в емульсіях дотримується правила зрівнювання полярностей Ребіндера: полярні групи ПАР звернені до полярної фази, а неполярні радикали – до неполярної фази. Залежно від типу ПАР (іоногенні, неіоногенні) крапельки емульсії набувають відповідного заряду або на їх поверхні виникають адсорбційно-сольватні шари.

Якщо ПАР краще розчиняється у воді, ніж у маслі (масло – загальна назва неполярної фази в емульсіях), утворюється пряма емульсія м/в, якщо розчинність його краще в маслі, то виходить зворотна емульсія в/м (Правило Банкрофту).Заміна емульгатора може призвести до обігу емульсії. Так, якщо емульсії м/в, стабілізованої натрієвим милом, додати розчин хлориду кальцію, то емульгатор перетворюється на кальцієву форму і емульсія звертається, т. е. масляна фаза стає дисперсійної середовищем. Це тим, що кальцієве мило значно краще розчинне в маслі, ніж у воді.

Стабілізація зворотних емульсій з допомогою ПАР не обмежується чинниками, зумовленими зменшенням поверхневого натягу. ПАР, особливо з довгими радикалами, на поверхні крапельок емульсії можуть утворити плівки значної в'язкості (структурно-механічний фактор), а також забезпечити ентропійне відштовхування. Структурно-механічний та ентропійний фактори особливо суттєві, якщо для стабілізації застосовують поверхнево-активні високомолекулярні сполуки. Структурно-механічний фактор – утворення структурованого та гранично сольватованого дисперсійного середовища адсорбційної плівки має велике значення для стабілізації концентрованих та висококонцентрованих емульсій. Тонкі структуровані прошарки між краплями висококонцентрованої емульсії надають системі яскраво виражені твердоподібні властивості.

Стабілізація емульсій можлива за допомогою високодисперсних порошків. Механізм їхньої дії аналогічний механізму дії ПАР. Порошки з досить гідрофільною поверхнею (глина, кремнезем та ін.) стабілізують прямі емульсії. Гідрофобні порошки (сажа, гідрофобізований аеросил та ін) здатні до стабілізації зворотних емульсій. Частинки порошку лежить на поверхні крапель емульсій розташовуються отже більшість їх поверхні перебуває у дисперсійної середовищі. Для забезпечення стійкості емульсії потрібне щільне покриття порошком поверхні краплі. Якщо ступінь змочування частинок порошку-стабілізатора середовищем і дисперсною фазою сильно різниться, то весь порошок перебуватиме в об'ємі фази, яка його добре змочує, і стабілізуючої дії він явно не надаватиме.

Зруйнувати пряму емульсію, стабілізовану іоногенними емульгаторами можна додаванням електролітів з полівалентними іонами. Такі електроліти викликають не тільки стиснення подвійного електричного шару, а й переводять емульгатор у малорозчинну у воді форму. Емульгатор можна нейтралізувати іншим емульгатором, що сприяє утворенню емульсій зворотного типу. Можна додати речовину більш поверхнево-активну, ніж емульгатор, яка сама не утворює міцних плівок (так званий деемульгатор). Наприклад, спирти (пентиловий та інші) витісняють емульгатори, розчиняють їх плівки і сприяють коалесценції крапель емульсії. Емульсію можна зруйнувати підвищенням температури, розміщенням її в електричне поле, відстоюванням, центрифугуванням, фільтруванням через пористі матеріали, які змочуються дисперсійним середовищем, але не змочуються речовиною дисперсної фази, та іншими способами.

РОЗДІЛ XIV. СТРУКТУРНО-МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДИСПЕРСНИХ СИСТЕМ

§1. Основні поняття та ідеальні закони реології

Найважливіші механічні властивості – в'язкість, пружність, пластичність, міцність. Оскільки ці властивості безпосередньо пов'язані зі структурою тіл, їх зазвичай називають структурно-механическими.

Структурно-механічні властивості систем досліджують методами реології – науки про деформації та перебіг матеріальних систем. Реологія вивчає механічні властивості систем прояву деформації під впливом зовнішніх напруг. У колоїдній хімії методи реології використовують для дослідження структури та опису в'язкотекучих властивостей дисперсних систем.

Терміндеформація означає відносне зміщення точок системи, у якому не порушується її суцільність. Деформацію ділять на пружну та залишкову. При пружній деформації структура тіла повністю відновлюється після зняття навантаження (напруження); залишкова деформація необоротна, зміни у системі залишаються і після зняття навантаження. Залишкова деформація, за якої не відбувається руйнування тіла, називається пластичною.

Серед пружних деформацій розрізняють об'ємні (розтягування, стиск), зсувні та деформації кручення. Вони характеризуються кількісно відносними (безрозмірними) величинами. Наприклад, при одномірному деформуванні розтягування виражається через відносне подовження:

де l 0 і l- Довжина тіла до і після розтягування відповідно; Δ l- Абсолютне подовження.

Деформація зсуву визначається абсолютним зрушенням (абсолютною деформацією) y та відносним зрушенням (рис.34) під впливом напруги Р:

(XIV.1)

де у –усунення верхнього шару (абсолютна деформація); х –висота, протягом якої відбувається зміщення, - Кут зсуву. .

Як випливає з рис.34, відносний зсув дорівнює тангенсу кута зсуву , який, у свою чергу, приблизно дорівнює самому куту , якщо він малий і величина цього кута виражена у радіанах.

Рис.34. Схематичне зображення деформації зсуву

Рідини та гази деформуються при накладенні мінімальних навантажень, під впливом різниці тисків вони течуть. Течія є одним із видів деформації, при якому величина деформації безперервно збільшується під дією постійного тиску (навантаження). На відміну від газів, рідини при перебігу не стискаються і їхня щільність залишається практично постійною.

Напруга (Р ), що викликає деформацію тіла, визначається ставленням сили до площі, на яку вона діє. Діюча сила може бути розкладена на дві складові: нормальну, спрямовану перпендикулярно до поверхні тіла, та тангенціальну (стосуючу), спрямовану по дотичній до цієї поверхні. Відповідно розрізняють два види напруг: нормальні та тангенціальні, яким відповідають два основні види деформації: розтягнення (або стиск) та зсув. Інші види деформації можна подати за допомогою різних комбінацій цих основних видів деформацій. Одиницею напруги у системі СІ є паскаль ( Па).

Будь-яка матеріальна система має всі реологічні властивості. . Основними з них, як згадувалося, є пружність, пластичність, в'язкість і міцність. Всі ці властивості виявляються при зсувній деформації, яка тому вважається найважливішою у реологічних дослідженнях.

Таким чином, характер і величина деформації залежать від властивостей матеріалу тіла, його форми та способу застосування зовнішніх сил.

У реології механічні властивості матеріалів представляють у вигляді реологічних моделей, в основі яких лежать три основні ідеальні закони, що пов'язують напругу з деформацією. Їм відповідають три елементарні моделі (елемента) ідеалізованих матеріалів, що відповідають основним реологічним характеристикам (пружність, пластичність, в'язкість): ідеально пружне тіло Гука, ідеально в'язке тіло Ньютона (ньютонівська рідина) та ідеально пластичне тіло Сен-Венана.

Ідеально пружне тіло Гукапредставляють у вигляді спіральної пружини (рис.35). Відповідно до законом Гука деформація в пружному тілі пропорційна напрузі зсуву Р:

або
(XIV.2)

де G –коефіцієнт пропорційності, або модуль зсуву.

Модуль зсуву G є характеристикою матеріалу (його структури), що кількісно відбиває його пружні властивості (жорсткість). З рівняння (XIV.2) випливає, що одиницею модуля зсуву є паскаль (СІ), тобто та сама, що і для напруги, так як величина γ безрозмірна. Модуль зсуву можна визначити за котангенсом кута нахилу прямої, що характеризує залежність деформації γ від напруги зсуву Р(Див. рис.35, б). Модуль пружності складає для молекулярних кристалів ~ 10 9 Па, для ковалентних кристалів та металів – 10 11 Паи більше. Після зняття навантаження ідеально пружне тіло Гука миттєво перетворюється на початковий стан (форму).

Рис.35. Модель ідеального пружного тіла Гука(а) та залежність деформації цього тіла від напруги зсуву(б)

Ідеально в'язке тіло Ньютоназображують як поршня з отворами, поміщеного в циліндр з рідиною (рис.36). Ідеально в'язка рідина тече відповідно до законом Ньютона . Відповідно до цього закону напруга зсуву при ламінарному перебігу рідини пропорційна градієнту швидкості абсолютного зсуву (абсолютної деформації) dU/ dx:

(XIV.3),

де η – коефіцієнт пропорційності, званий динамічною в'язкістю (динамічна в'язкість також іноді позначається буквеним символом  ).

При плоскопаралельному (ламінарному) русі двох шарів рідини відбувається зсув одного шару щодо іншого. Якщо швидкість абсолютного зсуву шарів рідини позначити через U= dy/ dtта врахувати, що координата хта час tє незалежними змінними, то за допомогою зміни порядку диференціювання з урахуванням (XIV.1) можна отримати таке співвідношення:

(XIV.4)

де
- Швидкість відносної деформації зсуву.

Таким чином, закон Ньютона також можна сформулювати наступним чином: напруга зсуву пропорційна швидкості відносної деформації:

(XIV.5)

Реологічні властивості ідеальних рідин однозначно характеризуються в'язкістю. Її визначення дається рівняннями (XIV.3) та (XIV.5). Графік залежності P – являє собою пряму, що виходить з початку координат, котангенс кута нахилу цієї прямої осі абсцис визначає в'язкість рідини. Величина, зворотна в'язкості, називається плинністю.Якщо в'язкість характеризує опір рідини руху, то плинність – її рухливість.

Рис.36. Модель ідеально в'язкої рідини Ньютона (а) та залежність швидкості деформації цієї рідини від напруги зсуву (б)

Одиниці в'язкості випливають із рівняння (XIV.5). Бо в міжнародної системиодиниць напруга вимірюється в паскалях, а швидкість відносної деформації з -1 , то одиницею в'язкості буде паскаль-секунда ( Па·с). У системі СГС за одиницю в'язкості прийнято пуаз ( П) (1 Па·с = 10 П). В'язкість води при 20,5 ° С дорівнює 0,001 Па·сабо 0,01 П, Т. е. 1 сантипуазу ( сП). В'язкість газів приблизно в 50 разів менше, у високов'язких рідин значення в'язкості можуть бути в тисячі та мільйони разів більше, а у твердих тіл вона може становити 1015-1020 Па·си більше. Розмірність плинності зворотна розмірності в'язкості, отже, одиниці в'язкості зворотні одиницям плинності. Наприклад, у системі СГС плинність вимірюється в пуазах мінус першого ступеня ( П -1 ).

Моделью ідеально пластичного тіла Сен-Венана – Кулонує тверде тіло, що перебуває на площині, при русі якого тертя постійно і не залежить від нормальної (перпендикулярної поверхні) сили (рис.37). В основі цієї моделі лежить закон зовнішнього (сухого) тертя, відповідно до якого деформація відсутня, якщо напруга зсуву менша за деяку величину Р* , званої межею плинності, тобто при

PP*

Якщо напруга досягне межі плинності, то деформація, що розвивається, ідеально пластичного тіла не має межі, і перебіг відбувається з будь-якою швидкістю, тобто при

P= P* >0 >0

Ця залежність показано на рис.37, б. З неї випливає, що до елемента сухого тертя (ідеально пластичного тіла) не може бути додана напруга, що перевищує P*. Величина P*відбиває міцність структури тіла. За умови Р = P*структура ідеального пластичного тіла руйнується, після чого опір напрузі повністю відсутня.

Порівняння ідеальних елементів (реологічних моделей) показує, що енергія, витрачена на деформацію пружного тіла Гука, повертається при розвантаженні (після припинення дії напруги), а при деформації в'язкого та пластичного тіл енергія перетворюється на теплоту. Відповідно до цього тіло Гука належить до консервативних систем, а два інші – до диссипативним (що втрачає енергію).

Агрегативна стійкість емульсій– це здатність зберігати у часі незмінними розміри крапель дисперсної фази, тобто протистояти коалесценції. Існує кілька факторів агрегативної стійкості.

ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИЙ ФАКТОР СТІЙКОСТІ

Навколо крапель емульсії утворюються ДЕС і внаслідок цього виникає енергетичний бар'єр, що перешкоджає зближенню частинок до відстаней, на яких сили молекулярного тяжіння переважають над силами електростатичного відштовхування. Цей фактор стійкості є дуже суттєвим для емульсій, стабілізованих колоїдними ПАР та поліелектролітами.

АДСОРБЦІЙНО-СОЛЬВАТНИЙ ФАКТОР СТІЙКОСТІ

Емульгатори, адсорбуючись на поверхні краплі, зменшують поверхневий натяг на межі «крапля – середовище» і роблять систему стійкішою. Але якщо в якості емульгаторів використовуються колоїдні ПАР та ВМС, то створюється адсорбційно – сольватна оболонка, що є структурованою.

СТРУКТУРНО-МЕХАНІЧНИЙ ФАКТОР

СТІЙКОСТІ

На поверхні крапель утворюється шар молекул емульгатора, що має підвищену в'язкість і пружність і перешкоджає злиттю крапель. Цей фактор грає головну роль, якщо емульгатором є ВМС та неіоногенні ПАР.

ТИПИ ЕМУЛЬГАТОРІВ

НЕОРГАНІЧНІ ЕЛЕКТРОЛІТИ

Неорганічні електроліти є найменш ефективними емульгаторами. Так, при додаванні тіоціанату калію KNCS до суміші «вода – масло» в невеликій концентрації можна отримати тимчасову розведену емульсію І роду. Її відносна стійкість може бути пояснена виникненням ДЗС на водному боці міжфазної поверхні, що утворюється внаслідок вибіркової адсорбції SGN. Ці іони створюють малий негативний потенціал міжфазної поверхні і щільність поверхневого заряду мала. Тому сили відштовхування між ДЕС крапель також невеликі. Цей тип стабілізації занадто слабкий для отримання емульсії потрібної концентрації та з достатнім часом життя.

КОЛОЇДНІ ПОВЕРХНО-АКТИВНІ

РЕЧОВИНИ

Згадаймо, що колоїдні поверхнево – активні речовини – дифільні молекули, що містять у своєму вуглеводневому радикалі не менше 8 – 10 атомів вуглецю. Співвідношення між гідрофільними властивостями полярної групи та ліпофільними («ліпос») – жир) властивостями неполярної групи (вуглеводневого радикала) визначається гідрофіл'но– ліпофільним балансом– числом ГЛБ,Стабілізація емульсій іоногенними колоїдними ПАР пов'язана з адсорбцією та певною орієнтацією молекул ПАР на поверхні крапель. Відповідно до правилом зрівнювання полярностей Ребіндераполярні групи ПАР звернені до полярної фази, а неполярні радикали – до неполярної фази Щоб ПАР могло захистити краплю від злиття з іншого, воно має створювати захисну оболонку зовнікраплі. Тому воно має краще (але не повністю! 14) розчинятися в рідині, яка є дисперсійним середовищем, ніж рідини, з якої складається крапля. Розчинність ПАР характеризується

числом ГЛБ. Чим воно більше, тим сильніше баланс зрушений у бік гідро – фільних властивостей, тим краще ця речовина розчиняється у воді.

ПАР із числом ГЛБ від 8 до 13, краще розчиняються у воді, ніж у маслі, вони утворюють емульсії I роду. ПАР з числом ГЛБ від 3 до 6, утворюють емульсії І роду.

Найбільш ефективними емульгаторами для отримання емульсій I роду є натрієві солі жирних кислот (мила) з кількістю вуглецевих атомів. – 10 і вище, а також алкілсульфати, алкілсульфонати та ін. У ряді жирних кислот кращими емульгаторами є лауринова (З 11 Н 20 СООН) і мирістидінова (З 13 Н 27 СООН) кислоти, що дають, згідно з правилом Траубе, найбільше зниження поверхонь.

Іоногенні ПАР утворюють подвійний електричний шар. Істотно, що для запобігання прямому контакту та коалесценції крапель немає необхідності

14 Якщо ПАР повністю розчиняється в одній із рідин, воно не перебуватиме на межі розділу, а піде в об'єм цієї рідини.

в освіті суцільного захисного шару, достатньо, якщо цей шар займає 40 – 60% поверхні краплі.

Вуглеводневі радикали ПАР в емульсіях I роду йдуть у глиб крапель, причому для гарної вертикальної орієнтації вони повинні складатися не менше ніж з 8 – 10 атомів вуглецю.

Вертикальна орієнтація неіоногенних ПАР на поверхні розділу призводить до утворення шару полярних груп, що є центрами гідратації. – створюється захисний гідратний шар.

Стабілізація зворотних емульсій (В/М) за допомогою ПАР не обмежується факторами, що зумовлюють зменшення поверхневого натягу. ПАР, особливо з довгими радикалами, на поверхні крапельок води можуть утворювати плівки значної в'язкості (реалізується структурно – механічний фактор стійкості), а також забезпечувати ентропійне відштовхування завдяки участі радикалів у тепловому русі.

У кулінарії зазвичай використовують як емульгатори природні природні продукти, що містять ПАР: мелений перець, гірчицю, жовтки яєць та ін. У харчовій промисловості частіше для цих цілей використовуються синтетичні ПАР: олеати, пропіловий спирт, моногліцериди жирних кислот, цукрогліцериди.

ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНІ РЕЧОВИНИ

Ще більша стабільність емульсій може бути досягнута при використанні ВМС: протеїнів, каучуку, смоли, гуми, крохмалю та інших полісахаридів (наприклад, декстрину, метил целюлози), а також синтетичних полімерів (наприклад, полівінілового спирту). На відміну від мил, довгі цінні молекули цих речовин з рівномірним розподілом полярних груп розташовуються горизонтальноу площині розділу «крапля – середовище», де вони можуть легко переплітатися між собою із заснуванням двовимірних структур. Адсорбція високомолекулярних сполук зазвичай є повільною та практично незворотною. Деякі протеїни, адсорбуючись, стають нерозчинними у воді. Якщо такі шари стискати, відбувається їхнє руйнування з утворенням мікроскопічних опадів, що залишаються на міжфазній поверхні у вигляді міцної еластичної оболонки. Зрозуміло, що крапля, перебуваючи у такій "капсулі", необмежено стійка проти коалесценції, проте кількісні закономірності цього явища невідомі. Можна вважати ефективним високомолекулярний емульгатор, що утворює еластичний гель: він набухає у безперервній фазі, а спробам до стиснення цього гелю перешкоджають великі осмотичні сили (тиск набухання).

Таким чином, при використанні емульгаторів ВМС в першу чергу реалізується структурно – механічний фактор стійкості – на поверхні краплі створюється структурована міцна плівка. У разі висококонцентрованих емульсій, у яких краплі мають форму багатогранників, а середовище знаходиться у вигляді тонких прошарків між ними, ці прошарки одночасно є структурованими захисними оболонками, вони надають всій системі яскраво виражені тверді властивості.

Багато ВМС містять іоногенні групи і розчинах розпадаються з утворенням полііонів. Групу – СООН, наприклад, містять альгінати, розчинний крохмаль, групу – OSО 2 – агар. Поліелектроліти можуть одночасно – містити як кислотну, так і основну групи. Їхніми яскравими представниками є білки, що містять групи – СООН та – NH 2 . У цих випадках до зазначеного вище структурно – механічному фактору стійкості додається електростатичний фактор

У харчовій промисловості набули великого поширення білки молочної сироватки, соєвий білковий ізолят, казеїнат натрію, білки плазми крові, бичачий сироватковий альбумін, відходи переробки харчової сировини (кров зі скотобоєн, підсирова сироватка, картопляний крохмаль), з яких

У кулінарній практиці часто використовується желатин – полідисперсний білок, що є сумішшю полімергомологів різної молекулярної маси від 12 000 до 70 000 а. е. м.

ТОНКОПОДРОБЛЕНІ НЕРОСТВОРИМІ ПОРОШКИ

Цей тип стабілізаторів характерний лише емульсій. Давно відомо, деякі високодисперсні порошки ефективно стабілізують емульсії проти коалесценції. Хімічна природа цих частинок менш важлива, ніж їх поверхневі властивості. Основні вимоги до порошків:

Розмір часток має бути дуже малим у порівнянні з розміром

Частинки повинні мати певний кут змочування в системі «масло – вода – тверда речовина». Дія порошку переважно полягає у запобіганні потоншенню рідкого прошарку між краплями. Гладкі сферичні частинки порошку непридатні; хороші результати виходять із пластинчастими формою частинок порошками, такими як бентонітова глина.

Тверді порошкоподібні речовини (гіпс, графіт та ін) здатні накопичуватися на межі розділу крапель і середовища, завдяки виборчої змочуваностітвердих тел. Наприклад, частинки гіпсу в емульсії М/В завдяки своїй гідрофільності майже повністю входять у воду і лише частково в краплю олії, внаслідок чого вони оточують краплю олії суцільним шаром і перешкоджають її злипанню з іншими краплями. Однак вибіркове змочування не повинно бути повним, тому що в цьому випадку частки стабілізатора виявилися б повністю у водній фазі і краплі олії виявилися б незахищеними.

При неповному вибірковому змочуванні гідрофільних частинок (графіт, ZnS, CuS та ін.) можуть бути стабілізаторами емульсій В/М. Таким чином, механізм дії порошків аналогічний механізму дії ПАР.

ВИЗНАЧЕННЯ ТИПУ ЕМУЛЬСІЇ

У процесі отримання емульсії, особливо диспергаційними методами, неминуче утворюються краплі як однієї, і іншої рідини. Однак у часі краплі однієї рідини зберігаються та поступово накопичуються, краплі іншої практично миттєво коалесцируют. Якщо накопичуються краплі олії, утворюється пряма емульсія (М/В), якщо води – утворюється зворотна емульсія (В/М). Тип емульсії, що утворюється, залежить від цілого ряду факторів, але багато в чому визначається природою емульгатора. Дотримуючись правила Банкрофта, можна сказати, що та рідина, яка краще розчиняє емульгатор або краще його змочує (якщо це порошок), є дисперсійним середовищем. Таким чином, знаючи природу емульгатора, можна передбачити тип емульсії, що утворюється. Проте така оцінка дуже приблизна, особливо якщо емульсія багатокомпонентна.

Існує декілька експериментальних методіввизначення типу емульсій

МЕТОД РОЗВЕДЕННЯ

У пробірку з водою вводять краплю емульсії, яка при обережному струшуванні рівномірно розподіляється в обсязі води у тому випадку, якщо це емульсія типу М/В. Якщо емульсія зворотна (В/М), то крапля не диспергується. Ця проба дає найкращі результати у разі розбавлених емульсій.

МЕТОД ЗМАЧУВАННЯ ГІДРОФОБНОЇ

ПОВЕРХНІ

При нанесенні краплі емульсії на парафінову платівку крапля розтікається, якщо дисперсійним середовищем є олія (емульсія В/М).

ВИЗНАЧЕННЯ безперервної фази

Краплю емульсії поміщають на предметне скло мікроскопа поруч із декількома кристалами розчиненого у воді барвника. Платівку нахиляють так, щоб крапля та барвник стикалися. Якщо виявиться, що безперервне середовище (вода) забарвлюється, це емульсія типу М/В. В іншому випадку досвід повторюють з жиророзчинним барвником, доводячи, що емульсія – типу В/М. Водорозчинними барвниками є, наприклад, метилоранж і діамантовий синій, а маслорозчинним – судан III та фуксин. Цю пробу можна провести, якщо в пробірку налити кілька емульсій і додати кілька кристалів водорозчинного барвника. Рівномірне фарбування рідини свідчить, що це емульсія типу М/В. Тронер і Бассюс (1960) розвинули цей метод. На кружки фільтрувального паперу, змочені 20% – м розчином кобальту хлориду і потім висушені, вони поміщали краплю емульсії. Емульсія типу М/В викликає швидку появу рожевого фарбування, з емульсією В/М жодних змін кольору не спостерігалося. Якщо є суміш емульсій М/В та В/М – повільно з'являється слабо – рожеве фарбування.

Розрізняють термодинамічні та кінетичні фактори стійкості,

До термодинамічних факторіввідносяться електростатичний, адсорбційно-сольватний та ентропійний фактори.

Електростатичний факторобумовлений існуванням поверхні частинок дисперсної фази подвійного електричного шару. Головні складові електростатичного фактора - це однойменний заряд гранул усіх колоїдних частинок, значення електрокінетичного потенціалу, а також зменшення міжфазного поверхневого натягу внаслідок адсорбції електролітів (особливо в тих випадках, коли електролітами є іоногенними ПАР).

Одноіменний електричний зарядгранул призводить до взаємного відштовхування колоїдних частинок, що зближуються. Причому на відстанях, що перевищують діаметр міцел, електростатичне відштовхування обумовлено, головним чином, зарядом протиіонів дифузного шару. Якщо ж частинки, що швидко рухаються, стикаються один з одним, то протиіони дифузного шару, будучи відносно слабо пов'язаними з частинками, можуть зміститися, і в результаті стикаються гранули. У цьому головну роль силах відштовхування грає електрокінетичний потенціал. А саме, якщо його значення перевищує 70 – 80 мВ, то частинки, що налітають один на одного в результаті броунівського руху, не зможуть подолати електростатичний бар'єр і, зіткнувшись, розійдуться і агрегації не відбудеться. Про роль поверхневого натягу, як термодинамічного чинника стійкості, йшлося у розділі 1.

Адсорбційно-сольватний факторпов'язаний з гідратацією (сольватацією) як самих частинок дисперсної фази, так і адсорбованих на їх поверхні іонів або незаряджених молекул ПАР. Гідратні оболонки та адсорбційні шари пов'язані з поверхнею частинок силами адгезії. Тому для безпосереднього зіткнення агрегатів частинки, що зіштовхуються, повинні володіти енергією, необхідною не тільки для подолання електростатичного бар'єру, але і перевищує роботу адгезії.

Ентропійний факторполягає у прагненні дисперсної фази до рівномірного розподілу частинок дисперсної фази за обсягом системи в результаті дифузії. Цей фактор проявляється, головним чином, в ультрамікрогетерогенних системах, частки яких беруть участь в інтенсивному русі броунів.

До кінетичних факторівстійкості відносяться структурно-механічний та гідродинамічний фактори.

Структурно-механічний факторпов'язаний з тим, що існуючі на поверхні частинок гідратні (сольватні) оболонки мають підвищену в'язкість і пружність. Це створює додаткове зусилля, що відштовхує, при зіткненні частинок – так зване тиск, що розклинює. У тиск, що розклинює, вносить внесок також і пружність самих адсорбційних шарів. Вчення про тиск, що розклинює, було розроблено Б. В. Дерягіним (1935).

Гідродинамічний факторпов'язаний із в'язкістю дисперсійного середовища. Він знижує швидкість руйнування системи завдяки уповільненню руху частинок серед з великою в'язкістю. Найменш виражений цей чинник у системах із газовим середовищем, а найбільше його прояв спостерігається у системах із твердим середовищем, де частинки дисперсної фази взагалі позбавлені рухливості.

У реальних умовахстійкість дисперсних систем зазвичай забезпечується кількома чинниками одночасно. Найбільш висока стійкість спостерігається при спільній дії і термодинамічних, і кінетичних факторів.

p align="justify"> Кожному фактору стійкості відповідає специфічний метод його нейтралізації. Наприклад, дію структурно-механічного фактора можна зняти за допомогою речовин, що розріджують та розчиняють пружні структуровані шари на поверхні частинок. Сольватація може бути зменшена або виключена ліофобізацією частинок дисперсної фази при адсорбції відповідних речовин. Дія електростатичного фактора значно знижується при введенні в систему електролітів, які стискають ДЕС. Цей останній випадок є найбільш важливим як при стабілізації, так і при руйнуванні дисперсних систем.