Formulacija Derjaginovog pravila. Deryagin-Landau-fairway-overback teorija koagulacije

Trenutna stranica: 16 (knjiga ima ukupno 19 stranica) [dostupan odlomak za čitanje: 13 stranica]

Font:

100% +

99. Antagonizam i sinergizam u djelovanju elektrolita na proces koagulacije

Međusobna koagulacija nastaje kada se pomiješaju dva koloida različitih znakova naboja. Svaki koloid se može smatrati elektrolitom, u kojem je jedan ion normalan, a drugi ima ogromnu masu. Iz toga slijedi da će koloid s pozitivno nabijenim česticama igrati ulogu koagulacionog elektrolita za sol s negativnim česticama, i obrnuto. Naravno, najpotpunija koagulacija se javlja pri određenom optimalnom omjeru koloidnih otopina, što odgovara međusobnoj neutralizaciji čestica. Ako postoji višak jednog od koloida, doći će do djelomične koagulacije ili će sistem ostati stabilan sa predznakom naboja viška koloida (ponovno punjenje). Rezultati koagulacije koloidnih otopina s mješavinama elektrolita su različiti. Ovdje postoje tri slučaja:

1) fenomen aditivnosti;

2) ionski antagonizam;

3) jonski sinergizam.

U radovima Yu. M. Glazman, E. Matievich i drugi autori proučavali su složeniji, ali vrlo važan slučaj za praksu - koagulaciju mješavinom elektrolita.

Dodatak Učinak je da se kapacitet koagulacije u smjesi dodaje aritmetički prema pravilu miješanja. U slučaju aditivnog djelovanja, ako se jedan elektrolit doda od 1/2 do 1 sol, tada za postizanje koagulacije potrebno je dodati 2/2. Često se uočava aditivni efekat, posebno tokom koagulacije sa mešavinama elektrolita sa dominantnim jonima iste valencije.

Odavno je poznato da se, uz aditivni koagulacijski učinak dvaju protujona, uočavaju slučajevi antagonizma i sinergizma u njihovom djelovanju, koji su vrlo važni ne samo za mnoge tehnološke procese, već i za razumijevanje obrazaca djelovanja jona. na organima i tkivima živog organizma, u kojima se biološki aktivni ioni često pojavljuju kao antagonisti ili sinergisti.

Koagulacijsko djelovanje jednog elektrolita počinje u prisustvu drugog, što je pojava koja se uočava u mješavinama jona različitih valencija (npr. Al 3+ i R+), kao i pri koagulaciji negativnog sola. Razlozi odstupanja od aditivnosti mogu biti elektrostatičko smanjenje aktivnosti jona u mješavini elektrolita i formiranje kompleksa.

Kod koagulacije s mješavinama elektrolita, u nekim slučajevima se uočava sinergizam jona (suprotan učinak fenomena antagonizma, odnosno kada se koagulacijski učinak jednog elektrolita povećava u prisustvu drugog). Pri niskim koncentracijama elektrolita koloidne otopine podliježu koagulaciji. Dodatnim stvaranjem adsorpcionih slojeva na površini koloidnih čestica sa poboljšanim strukturnim i mehaničkim svojstvima, može se značajno povećati stabilnost rastvora protiv elektromagnetne koagulacije. Ovi slojevi mogu spriječiti koagulaciju elektrolita. Takva stabilizacija sola u odnosu na elektrone dodavanjem male količine rastvora visokomolekularnih jedinjenja (želatina, agar-agar, albumin jaja, itd.) naziva se zaštita.

Zaštitni rastvori su vrlo otporni na elektrolite. Na primjer, koloidne otopine srebra, koje su zaštićene proteinskim supstancama i koje se koriste kao lijekovi (protargal, kolargal), postaju neosjetljive na elektrolite i mogu se ispariti do suhog. Nakon tretmana vodom, suvi ostatak se ponovo pretvara u sol. Međutim, zaštitni efekti različitih supstanci nisu isti. Količina supstance dovoljna da spreči koagulaciju određenog sola, pod određenim standardnim uslovima, služi kao mera zaštitnog dejstva. Na primjer, "Zlatni broj" želatine je 0,01, što znači da 0,01 mg štiti 10 ml. Zlatni sol iz koagulacije 1 ml 10% rastvora NaCl „Zlatni broj” albumina jaja – 2,5, skroba – 20. Na sličan način možete proceniti „Srebrni broj”, „Sumporni broj” itd.

100. Koagulacija jako i slabo nabijenih solova

U procesu razvoja koloidne hemije pojavile su se mnoge teorije koje su pokušale da povežu stabilnost hidrofobnih solova (posebno koagulacioni efekat elektrolita) sa određenim parametrima sistema i pojavama koje nastaju tokom interakcije dispergovane faze sa disperzioni medij. Najuspješnija je bila moderna teorija stabilnosti, koja nosi ime sovjetskih naučnika i označena je kao DLFO teorija (B.V. Deryagina, L. D. Landau, E. Fairway, J. Overbeck). Prema DLPO teoriji, povećanje koncentracije elektrolita u disperzijskom mediju uzrokuje smanjenje debljine difuznog sloja. Debljina difuznog sloja smanjuje se na veličinu na kojoj počinju djelovati sile molekularne privlačnosti. Kao rezultat toga dolazi do gubitka agregativne, a zatim i kinetičke stabilnosti. DLFO fizička teorija koagulacije predstavlja prvu kvantitativnu teoriju. Može se koristiti za izračunavanje praga koagulacije. Kao posljedica toga, iz ove teorije slijedi Schulze-Hardyjevo pravilo.

Derjaginov „zakon šestog stepena“ Z 6 Z 6 utvrđuje zavisnost praga koagulacije ili sposobnosti zgrušavanja ( V k = 1/Sk) na nabojima jona. Količine V k za jedan-, dva- i tri nabijena protujona koreliraju jedan s drugim kao 1:64:729 u skladu sa Schulze-Hardyjevim pravilom.

Ako se koagulacija javlja kao rezultat interakcije čestica kratkog dometa, onda su takvi sistemi nestabilni, a koagulacija je u većini slučajeva nepovratna, jer je dubina prvog minimuma obično veća od kT. Smanjenje visine barijere može biti uzrokovano specifičnom adsorpcijom. Stoga možemo govoriti o dvije vrste koagulacije: koncentracija i adsorpcija.

Treba napomenuti da poređenje razmatrane jednostavne teorije sa eksperimentom za z > 2 nije moguće, jer ova verzija teorije ne uzima u obzir ψ 1 (c) za višestruko nabijene protujone, koji se odnose i na veličinu i predznak. od ψ 1 .

Daljim razvojem DLFO teorije za međusobnu fiksaciju čestica u drugom minimumu može se doći do vrijednosti eksponenta od 3,5–2,5. To potvrđuju izmišljeni eksperimentalni podaci o daljoj interakciji.

Sav zajednički rad zasniva se na DLVO teoriji, koja uspostavlja vezu između svojstava električnog sloja i stabilnosti dispergovanih sistema. U ovim radovima razmatraju se složeniji slučajevi (na primjer, uzimajući u obzir adsorpciju jona), a samim tim i promjene ψ 1, koje dovode do pojave koagulacijskih zona.

Ideja o električnoj prirodi ili odbijanju postaje legitimnija kada se uspostavi veza između zona koagulacije i prirode promjena ψ 1 u otopinama elektrolita s višestruko nabijenim protuionima. Sa istim nabojem čestica disperzione faze istog sastava, čini se očiglednim da bi se one trebale elektrostatički odbijati.

Shodno tome, u okviru kvalitativnog razmatranja, sile odbijanja nastaju kada se difuzni sloj deformiše, a da bi se približile česticama, treba da savladaju barijeru koja je veća, što je veći ψ 1, i što dalje zaostaje od površine. , što je veća debljina difuznog sloja.

Za multivalentne protujone, vrijednosti ψ 1 opadaju s povećanjem koncentracije mnogo brže, što objašnjava Schulze-Hardyjevo pravilo.

101. Flokulacija, heterokoagulacija (definicije, primjeri)

Flokulacija- vrsta koagulacije koja dovodi do stvaranja labavih, ljuskastih koagulata - flokula.

U mnogim slučajevima, zavisnost stabilnosti, izražena kroz bilo koju kvantitativnu karakteristiku, na primjer c, o količini dodanog “zaštitnog” koloida (PMC), prolazi kroz jasno definirani minimum. Drugim riječima, otpornost se smanjuje kada se spirala doda u količini nedovoljnoj da pruži zaštitni efekat. Ovaj fenomen, posebno karakterističan za linearne makromolekule koje nose polarne grupe na oba kraja lanca (na primjer, polivinil alkohole), trenutno se objašnjava činjenicom da je duga molekula polimera vezana na dva kraja za dvije različite čestice dispergirane faze, držeći ih zajedno sa ugljovodoničnim "mostom".

Kvantitativno tumačenje fenomena flokulacije provedeno u teoriji La Mera na osnovu pogleda I. Langmuir , pokazao je da će vjerojatnost adsorpcije sa drugog kraja na drugoj čestici za molekule već adsorbirane na prvoj čestici biti veća, što je veći broj ovih molekula i veći je udio slobodne površine. Posljedično, minimalna stabilnost odgovara pola ispunjenosti površinskog sloja makromolekulama.

Ova pojava (flokulacija), zbog uporedne jeftinosti flokulanata, ima široku primenu za taloženje suspenzija, solova, a posebno za prečišćavanje prirodnih i otpadnih voda.

Heterokoagulacija– interakcija između čestica različitog sastava ili veličine. Pojam heterokoagulacije je opšti i uključuje, kao poseban slučaj, interakciju dva identična tela u razmatranom slučaju.

Primjer heterokoagulacije je međusobna koagulacija suprotno naelektrisane čestice. U tom slučaju, elektrostatičke sile mijenjaju predznak i postaju privlačne sile. Odsustvo energetske barijere dovodi do brze koagulacije u bilo kojoj vrijednosti With.

Ovaj proces se dosta široko koristi za praktično uništavanje dispergovanih sistema, što je posebno važno u vezi sa problemom prečišćavanja prirodnih i industrijskih voda. Tako se na vodovodnim stanicama, prije nego što voda uđe u pješčane filtere, dodaje joj Al 2 (SO 4) 3 ili FeCl 3; pozitivno nabijeni solovi hidrata Fe ili Al oksida, koji nastaju kao rezultat hidrolize, uzrokuju brzu koagulaciju suspendiranih negativno nabijenih čestica tla. Fenomen međusobne koagulacije solova je od velikog značaja u nizu prirodnih i tehnoloških procesa. Međusobna koagulacija je uobičajena u prirodi (na primjer, pri miješanju morske i riječne vode). Koagulacija koloida riječne vode odvija se na sljedeći način. Joni soli morske vode se adsorbiraju na nabijenim koloidnim česticama riječne vode. Kao rezultat adsorpcije, čestice se ispuštaju, spajaju u velike agregate i talože. Zbog toga se na dnu postepeno nakuplja mnogo mulja, a kasnije nastaju otoci i plićaci. Tako su nastale delte mnogih naših rijeka.

Primjena DLFO teorije heterokoagulacijskim procesima pokazuje da se u nekim slučajevima mijenja znak ne samo U ter, već i U a. Priroda londonskih sila u ovim slučajevima se ne mijenja; one su uvijek sile privlačenja. Značajnu ulogu u procesu fiksacije adsorbiranih koloida igra njihova koagulacija uzrokovana suprotnim nabojima adsorbiranih čestica i površine adsorbenta.

L. A. Kulsky utvrđeno je da ne podvrgavaju koagulaciji koloidne nečistoće vode, već hidroksidi koji nastaju prilikom hidrolize koagulanta. Samo prečišćavanje vode ne nastaje kao rezultat koagulacije, već zbog adsorpcije koloidnih nečistoća na površini hidroksida. Koagulacija čestica aluminijum hidroksida i njihovo taloženje iz vode nastaju pod uticajem elektrolita rastvorenih u vodi.

102. Utjecaj elektrolita na elektrokinetički potencijal. Zona koagulacije

Magnituda ζ -potencijal je određen ukupnim sadržajem elektrolita u otopini. Povećanje koncentracije dovodi do smanjenja debljine difuznog sloja i stoga je praćeno smanjenjem elektrokinetičkog potencijala. To ne zavisi samo od koncentracije jona, već i od njihove valencije, a posebno važnu ulogu imaju kontrajoni, odnosno ioni čiji je naboj suprotan naboju čestica. Posebno snažan uticaj na ζ -potencijal imaju monovalentni kompleksni organski joni (boje, alkaloidi itd.), čiji je uticaj srazmeran uticaju na potencijal dvovalentnih neorganskih jona.

Iskustvo pokazuje da vodikovi i hidroksilni joni, ioni visoke valentnosti (AI 3+, Fe 3+, PO 3-, citratni joni, itd.), kao i kompleksni organski joni alkaloida i boja ne samo da mogu značajno redukovati ζ -potencijala, ali i u određenoj koncentraciji izazivaju promjenu njegovog predznaka.

Prilikom koagulacije, čestice se moraju približiti jedna drugoj na udaljenost na kojoj bi energija međusobnog privlačenja bila veća od energije toplinskog (Brownovskog) kretanja, koje čestice udaljava jedna od druge. Neophodan pristup je spriječen elektrostatičkim odbijanjem koje nastaje kada ionske ljuske difuznog sloja dođu u kontakt. Kada se elektrolit unese u koloidnu otopinu, javljaju se dva nezavisna procesa.

Prvo– izmjenjiva adsorpcija jona u vanjskom difuznom omotaču, odnosno izmjena jona difuznog sloja za dominantne jone unesenog elektrolita; ovo objašnjava njihovo uvlačenje u koagulum.

Drugi proces– kompresija ovog difuznog sloja, usled čega deo njegovih jona prelazi u unutrašnji (Helmholcov) deo dvostrukog električnog sloja. Zbog smanjenja debljine difuznog sloja, koloidne čestice dobijaju mogućnost bližeg približavanja bez pojave odbojnih sila između njih; na nekoj dovoljno maloj udaljenosti, sile međusobnog privlačenja mogu izazvati adheziju i koagulaciju čestica.

Kompresija električnog dvostrukog sloja može se suditi po padu ζ -potencijal, koji se obično opaža pri dodavanju elektrolita. Njegov pad nije sam po sebi uzrok koagulacije, već služi kao pokazatelj promjena koje se dešavaju u strukturi električnog dvostrukog sloja. Veza ζ - potencijal sa koagulacijom se jasno manifestuje u pojavi nepravilnih redova ili zona koagulacije i može se razmotriti na primeru. Joni tro- i četverovalentnih metala, kao i veliki organski kationi, kada se u sve većim količinama dodaju negativnom solu, ponašaju se na potpuno poseban način. U početku, po dostizanju praga koagulacije, oni, kao i drugi koagulacijski joni, izazivaju koagulaciju sola (prva zona koagulacije). Tada u novom dijelu sola pri višoj koncentraciji elektrolita ne dolazi do koagulacije (zona stabilnosti). Nadalje, pri još višoj koncentraciji elektrolita dolazi do ponovnog zgrušavanja (druga zona koagulacije). U drugoj zoni stabilnosti, kao što se lako može utvrditi elektroforezom, koloidne čestice više nemaju negativan, već pozitivan naboj. Očigledno, visoko adsorbirani visoko nabijeni katjoni i veliki organski katjoni mogu ući u Helmholtzov dio dvostrukog sloja u superekvivalentnim količinama. Zbog toga anjoni koji ih prate ulaze u difuzni dio dvostrukog sloja, koji mijenja predznak ζ -potencijal.

Ovaj fenomen se zove zone koagulacije, koji se sastoji u pojavi druge zone stabilnosti nakon zone koagulacije sa povećanjem koncentracije elektrolita. U ovoj drugoj zoni ispada da je naboj čestice suprotan znaku naboju u zoni početne stabilnosti. Uz dalji rast With na nekoj novoj kritičnoj vrijednosti s"k počinje druga zona koagulacije.

103. Kinetika brze koagulacije. Teorija Smoluchowskog

U uskom rasponu koncentracija dolazi do brzog porasta v na određenu vrijednost koja se ne mijenja daljim povećanjem With. U skladu s tim mogu se razlikovati tri jasno razgraničene zone: stabilnost, spora koagulacija (sa pragom sk m) i brza koagulacija (sa pragom sk b).

Jer sa rastom With visina energetske barijere U opada, uočeni obrazac možemo objasniti činjenicom da se pri c = sk m pojavljuje određena vjerovatnoća da „najtoplije“ čestice prođu kroz barijeru (T ≥ U)čestice; dalje ova vjerovatnoća raste i pri c > sk b dostiže graničnu vrijednost - jedan. Drugim riječima, u ovom području barijera je toliko smanjena da je sve čestice savladaju i broj efektivnih sudara koji dovode do povezivanja čestica se više ne mijenja. Ovaj broj ovisi samo o koncentraciji čestica v i njihovu brzinu.

Područje brze koagulacije definira se kao područje u kojem su svi utjecaji djelotvorni.

Izračunavanje v za ovo područje je značajno pojednostavljeno, jer se svodi na brojanje sudara. Međutim, ovdje se javljaju mnoge poteškoće, jer je potrebno uzeti u obzir sudare ne samo primarnih čestica, već i onih složenijih koje nastaju tokom procesa koagulacije. Ovaj zadatak je briljantno riješen M. Smoluchowski (1916), koji je predložio kvantitativnu interpretaciju kinetike brze koagulacije na osnovu razmatranja Brownovog kretanja (difuzije) čestica.

Brzina procesa v je funkcija koncentracije v i intenziteta Brownovog kretanja, karakteriziranog koeficijentom difuzije D.

Kinetiku koagulacije razvio je M. Smoluchowski u odnosu na najjednostavniji slučaj homogenih sfernih čestica. Kada se dostigne poznata koncentracija elektrolita koja odgovara granici stabilnosti, početne pojedinačne čestice se sudaraju i formiraju dvostruke čestice; oni pak, sudarajući se jedni s drugima ili sa primarnim česticama, formiraju sve složenije (peterostruke, šestostruke, itd.) agregate. Ako sa p 1, p 2, p 3, ... označimo koncentraciju čestica koje se sastoje od jedne, dvije, tri početne, tada je ukupan broj svih čestica nakon početka koagulacije Σp = p 1 + p 2 + p 3 + ...

Budući da svaki put kada se dvije čestice spoje, formira se jedna (dolazi do prepolovljenja), proces koagulacije se formalno odvija kao bimolekularna reakcija, tj. ukupan broj čestica opada s vremenom prema jednadžbi kinetike reakcije drugog reda:

Gdje k– konstanta brzine koagulacije, u zavisnosti od konstante brzine difuzije čestica i radijusa sfere privlačenja.

Teorija Smoluchowskog je više puta podvrgnut eksperimentalnim ispitivanjima. Vrijednosti v(brzina procesa) i ξ , (period koagulacije) se određuje eksperimentalno: ili direktno - prebrojavanjem broja čestica po jedinici zapremine ultramikroskopskom metodom u različitim vremenskim trenucima, uz izgradnju krivulja v – t, ili metodom raspršenja svjetlosti koristeći Rayleighovu formulu. Vrijednosti v nađena tangentom ugla nagiba tangente na krivulju, vrijednosti ξ – tangentom ugla nagiba prave linije u koordinatama. Treba napomenuti da za približnu procjenu v I od doČesto se koristi vrijeme proteklo od početka izlaganja agensu za zgrušavanje do početka primjetne zamućenosti otopine, kao i omjer optičke gustine (ili raspršenja svjetlosti) sola u datom standardnom trenutku ( na primjer, 1 ili 24 sata od početka) do početne optičke gustoće. Ova metoda se obično naziva turbidimetrijska ili nefelometrijska. Eksperimentalna potvrda teorije brze koagulacije odličan je dokaz ispravnosti osnovnih pojmova teorije difuzije i Brownovog kretanja.

104. Kinetika koagulacije. Reverzibilnost procesa koagulacije. Peptizacija

Teoriju je razvio sovjetski fizičar i hemičar N. A. Fuks u početku za koagulaciju aerosola, uzima u obzir interakciju čestica uvodeći vrijednost energetske barijere u kinetičke jednačine.

Gdje W– koeficijent usporavanja koagulacije ili faktor slučajnosti, koji pokazuje koliko se puta smanjuje brzina procesa u odnosu na brzu koagulaciju.

Iz jednačine je jasno da se koagulacija naglo usporava sa povećanjem visine energetske barijere U, izraženo u jedinicama kT, kao i sa povećanjem debljine difuznog sloja (kočenje na „udaljenim“ prilazima) i sa smanjenjem radijusa čestice.

Teorija pokazuje linearnu vezu W od With, eksperimentalno potvrđeno. Fizičko značenje rezultata odgovara činjenici da se brzina koagulacije u polju sila pokazuje većom nego kod brze koagulacije u odsustvu polja. Posljedično, utjecaj energetskih parametara na kinetiku procesa opisan je teorijom spore koagulacije.

Spora koagulacija može se objasniti nepotpunom efikasnošću sudara zbog postojanja energetske barijere.

Reverzibilnost procesa koagulacije– sposobnost peptizacije koaguliranih sistema.

Padavine koje padaju tokom koagulacije imaju drugačiju strukturu. Neki od njih su gusti i kompaktni, što ukazuje na bliski kontakt čestica, a koagulacija je nepovratna. Ostali koagulati zauzimaju veliki volumen i imaju labavu, otvorenu strukturu. Čestice u njima ostaju izolirane, odvojene tankim slojevima tekućine i komprimiranih električnih slojeva. Može se pretpostaviti da je povećanjem stepena difuzije električnog dvostrukog sloja moguće ponovo prevesti koagulum u solno stanje. Zaista, u nekim slučajevima, oslobađanjem od elektrolita-koagulatora ispiranjem sedimenta, moguće je izazvati proces suprotan koagulaciji - peptizaciju (prelazak koagela u sol).

Peptizacija– to je dezagregacija čestica, prekid veze među njima, njihovo odvajanje jedne od drugih. Peptizacija je vjerovatnija što je originalni sol više liofiliziran i što je manje vremena prošlo od koagulacije, budući da se tokom vremena, tokom bliske interakcije, čestice postepeno spajaju sa smanjenjem disperzije i površinske energije. U tom slučaju koagulacija postaje nepovratna i peptizacija je isključena. Metoda praktične implementacije peptizacije zavisi od razloga koji izazivaju koagulaciju. Zaista, peptizacija će biti moguća ako se koagulum ispere iz elektrolita vodom (koristeći dekantaciju, filtraciju ili dijalizu). Na primjer, pranjem je moguće peptizirati svježe, posebno precipitate silicijum dioksida, kalajnog dioksida, metalnih sulfida i sumpora koagulirane jednostrukim ionima. Primjer peptizacije čistom tekućinom je peptizacija gline pod utjecajem vode. Prilikom interakcije s vodom, na površini čestica gline pojavljuju se slojevi ion-solvata, slabeći vezu između čestica gline; Kao rezultat, formira se prilično stabilna suspenzija gline u vodi. Peptizacija je lakša kada se doda mala količina peptizacijskog sredstva, što vam omogućava da vratite strukturu električnog dvostrukog sloja. Peptizeri su elektroliti koji stvaraju potencijal. Tla imaju vodopropusnost, povećano bubrenje, besstrukturna su, jednom riječju, peptizirana. Deterdžentni efekat sapuna je takođe povezan sa procesom peptizacije. Joni masnih kiselina se adsorbiraju na površini čestica „prljavštine“, čime se odvajaju od kontaminirane površine i pretvaraju u solno stanje – peptiziranje; Sol se uklanja iz predmeta mlazom vode i mjehurićima pjene.

Derjaginovo pravilo

Derjaginovo pravilo- pravilo koje je razvio hemičar B.V. Deryagin o tehnologiji mnogih oblika doziranja.

Samo pravilo zvuči ovako: „Da bi se dobila fino mljevena ljekovita tvar pri njenom raspršivanju, preporučuje se dodavanje rastvarača u pola mase usitnjene ljekovite tvari.“

Objašnjenje pravila:Čestice lijeka imaju pukotine (Griffithove pukotine) u koje prodire tekućina. Tečnost vrši razdvajajući pritisak na česticu, koji premašuje kontrakcijsku silu, što pospešuje mlevenje. Ako supstanca koja se melje bubri, onda se dobro melje u suvom obliku i tek onda se dodaje tečnost. Nakon mljevenja ljekovite tvari, miješanje se koristi za frakcioniranje čestica. Rđanje se sastoji u činjenici da kada se čvrsta tvar pomiješa s tekućinom 10-20 puta većom zapreminom od njene mase, male čestice su suspendirane, a velike se talože na dno. Ovaj efekat se objašnjava različitim brzinama sedimentacije čestica različitih veličina (Stokesov zakon). Suspenzija najzgnječenih čestica se ocijedi, a talog ponovno usitnjava i miješa s novom porcijom tekućine dok se cijeli sediment ne pretvori u rijetku suspenziju. ,

Primjena u tehnologiji

Izvori informacija

Wikimedia Foundation. 2010.

Pogledajte šta je "pravilo Deryagina" u drugim rječnicima:

Deryaginovo pravilo je pravilo koje je razvio hemičar B.V. Deryagin u vezi sa tehnologijom mnogih doznih oblika. Izjava o pravilu: Dobiti fino mljevenu ljekovitu tvar pri njenom raspršivanju... ... Wikipedia

Članak na temu Istorija hinduizma · Panteon Smjerovi ... Wikipedia

Pedofilija ... Wikipedia

ICD 10 F ... Wikipedia

Jedna od komponenti opšte strukture kriminaliteta, koja uključuje radnje u vezi sa fizičkim i psihičkim nasiljem nad osobom ili prijetnjom njegovom upotrebom. Nasilni zločin se može shvatiti u širem smislu, ali uključuje i... ... Wikipediju

Ekshibicionizam (lat. exhibeo izlagati, pokazivati) oblik devijantnog seksualnog ponašanja kada se seksualno zadovoljstvo postiže pokazivanjem genitalija strancima, najčešće suprotnog pola, kao i u javnosti... ... Wikipedia

Boris Vladimirovič Derjagin Datum rođenja: 9. avgust 1902 (1902 08 09) Mesto rođenja: Moskva Datum smrti: 16 maja 1994 (1994 05 16) (91 godina) ... Wikipedia

To su ideje osobe koje imaju negativnu emocionalnu konotaciju (osjećaj nezadovoljstva, straha, grijeha) povezane sa seksualnim odnosima, koje imaju značajan, a ponekad i odlučujući uticaj kako na seksualni život tako i na cjelokupni... ... Wikipedia

- (od latinskog coagulatio koagulacija, zgušnjavanje), kombinacija čestica dispergovane faze u agregate zbog kohezije (adhezije) čestica prilikom njihovog sudara. Do sudara dolazi kao rezultat Brownovog kretanja, kao i sedimentacije, kretanja čestica... Hemijska enciklopedija

Što se tiče tehnologije mnogih oblika doziranja.

Formulacija pravila:

Objašnjenje pravila

Čestice lijeka imaju pukotine (Griffithove pukotine) u koje prodire tekućina. Tečnost vrši razdvajajući pritisak na česticu, koji premašuje kontrakcijsku silu, što pospešuje mlevenje. Ako supstanca koja se melje bubri, onda se dobro melje u suvom obliku i tek onda se dodaje tečnost. Nakon mljevenja ljekovite tvari, miješanje se koristi za frakcioniranje čestica. Rđanje se sastoji u činjenici da kada se čvrsta tvar pomiješa s tekućinom 10-20 puta većom zapreminom od njene mase, male čestice su suspendirane, a velike se talože na dno. Ovaj efekat se objašnjava različitim brzinama sedimentacije čestica različitih veličina (Stokesov zakon). Suspenzija najzgnječenih čestica se ocijedi, a talog ponovno usitnjava i miješa s novom porcijom tekućine dok se cijeli sediment ne pretvori u rijetku suspenziju.

Primjena u tehnologiji

Bismuthi subnitratis ana 3.0

Aqua destillatae 200 ml

M.D.S. Obriši svoje lice

Značenje recepta: u stalak se izmjeri 200 ml prečišćene vode. U mužaru samljeti 3 g škroba i 3 g osnovnog bizmut nitrata sa 3 ml vode (po Deryaginovom pravilu), zatim dodati 60-90 ml vode, promiješati smjesu i ostaviti nekoliko minuta. Tanku suspenziju iz taloga pažljivo sipajte u bocu. Mokri talog se dodatno melje tučkom, pomeša sa novom porcijom vode i ocedi. Mljevenje i miješanje se ponavljaju dok se sve krupne čestice ne pretvore u tanku suspenziju.

Bilješke

Wikimedia Foundation. 2010.

Pogledajte šta je "pravilo Deryagin" u drugim rječnicima:

Deryaginovo pravilo je pravilo koje je razvio hemičar B.V. Deryagin u vezi sa tehnologijom mnogih doznih oblika. Samo pravilo zvuči ovako: „Da bi se dobila fino mljevena ljekovita supstanca pri njenom raspršivanju, preporučuje se dodati ... Wikipedia

Boris Vladimirovič Derjagin Datum rođenja: 9. avgust 1902 (1902 08 09) Mesto rođenja: Moskva Datum smrti: 16 maja 1994 (1994 05 16) (91 godina) ... Wikipedia

Članak na temu Istorija hinduizma · Panteon Smjerovi ... Wikipedia

Pedofilija ... Wikipedia

ICD 10 F ... Wikipedia

Izračunati omjer se upoređuje s omjerom pragova brze koagulacije, koji slijedi iz Deryagin-Landauovog pravila (Schulze-Hardyjevo pravilo).

Kvantitativno pojašnjenje i teorijsko opravdanje Schulze-Hardyjevog pravila dali su Deryagin i Landau. Za izračunavanje praga koagulacije, teorija daje sljedeću formulu

Koagulacionu sposobnost elektrolita karakterizira prag koagulacije, odnosno minimalna koncentracija elektrolita u koloidnoj otopini koja uzrokuje njegovu koagulaciju. Prag koagulacije zavisi od valencije koagulacionog jona. Ova zavisnost se izražava pravilom značaja (pravilo Schulze-Hardyja). Strožiji, teorijski potkrijepljen kvantitativni odnos između praga brze koagulacije y i valencije jona izražen je pravilom Deryagin-Landau

Ovaj rezultat, koji su prvi teoretski dobili Deryagin i Landau, rafinira Schulze-Hardyjevo pravilo.

Osnovni principi koagulacije pod uticajem elektrolita. Promena stabilnosti sola sa promenama u sadržaju elektrolita u njima bila je poznata već prvim istraživačima koloidnih sistema (F. Selmi, T. Graham, M. Faraday, G. I. Borschov). Nakon toga, zahvaljujući radu G. Schultza, W. Hardyja, G. Pictona, O. Lindera, G. Freundlicha, W. Paulija, G. Kreuta, N. P. Peskova, A. V. Dumanskog i drugih, prikupljen je obiman eksperimentalni materijal i osnovni napravljene su teorijske generalizacije. Ogroman doprinos razvoju teorije koagulacije elektrolita dali su sovjetski naučnici B.V. Deryagin et al., P.A. Rebinder i njegova škola. Eksperimentalno utvrđeni obrasci tokom koagulacije sa elektrolitima poznati su kao pravila koagulacije

Grafikujte zavisnost optičke gustine O od koncentracije elektrolita Se (Sl. III.5). Od točke presjeka nastavka oba ravna dijela krivulje, okomita se spušta na osu apscise i za svaki elektrolit se nalazi prag brze koagulacije. Dijeljenjem dobivenih vrijednosti pragova koagulacije s najmanjim od njih, izvodi se pravilo značajnosti i uspoređuje s Deryagin-Landau pravilom.

Postojanje oštrog skoka svojstava na određenoj udaljenosti od podloge ranije su otkrili V.V. Karasev i B.V. Deryagin prilikom mjerenja ovisnosti viskoznosti nekih organskih tekućina o udaljenosti do čvrstog zida. Sve to daje pravo da se takvi slojevi nazovu posebnom, graničnom fazom, budući da je prisustvo oštrog interfejsa glavna definicija faze. Razlika sa običnim fazama je u tome što je debljina granične faze potpuno određena vrijednost za datu temperaturu.

Deryagin-Verwey-Overbeck teorija utvrđuje da je C obrnuto proporcionalan šestom stepenu valencije jona koji koagulira. Istu zavisnost odražava eksperimentalno pronađeno Schulze-Hardyjevo pravilo. Dobiveno odlično slaganje dobro potvrđuje ispravnost teorije koagulacije liofobnih solova.

Brojni objekti su pokazali da je prag koagulacije obrnuto proporcionalan valenciji koagulirajućih iona na stepen od 5 do 9, često na stepen od 6. Uočene su i niže vrijednosti eksponenta (2-3). Dakle, Schulze-Hardyjevo pravilo pretpostavlja samo visok stepen zavisnosti praga koagulacije od valencije (g) protivjona. Ipak, ponekad se poistovjećuje s teorijski izvedenim Derjagin-Landauovim zakonom 2.

Utjecaj valencije koagulirajućih jona na prag koagulacije određen je Schulze-Hardyjevim pravilom: što je veća valencija koagulirajućih jona, to je veća njihova sila koagulacije ili je niži prag koagulacije. Teorijsko opravdanje za ovo pravilo dali su 1945. godine B.V. Deryagin i L.D. Landau. Odnos koji su pronašli između praga koagulacije i valencije koagulirajućih iona izražava se u obliku

Ako uzmemo u obzir da u slučaju mehanizma barijere na r

Za dobivanje rjeđih i stabilnijih vodenih suspenzija hidrofilnih tvari koje bubre (bazni bizmut nitrat, cink oksid, magnezijev oksid, kalcijum fosfat, karbonat i glicerofosfat, koalin, natrijum bikarbonat, željezo glicerofosfat) najprikladnija je metoda. je vrsta metode disperzije. Suština tehnike je da se tvar prvo raspršuje u suhom obliku, a zatim uzimajući u obzir Deryaginovo pravilo. Dobivena tanka pulpa se približno 10 puta razrijedi vodom (rastvorom), melje i gornji sloj suspenzije se sipa u bocu za doziranje. Operacija miješanja se ponavlja dok se sva tvar ne rasprši i dobije u obliku fine suspenzije.

Utjecaj maziva na parametre trenja u graničnim uvjetima podmazivanja ocjenjuje se, po pravilu, količinom adsorpcije ulja (medija) i njegovom hemijskom aktivnošću. Kapacitet adsorpcije uzima se u obzir uglavnom za slučaj upotrebe hemijski neaktivnog maziva. Tako je B.V. Deryagin predložio procjenu učinkovitosti uljnog filma prema kriteriju zauljenosti, a to je omjer hrapavosti podmazanih i nepodmazanih površina. Drugi kriterij mazivosti karakterizira omjer razlike u radu koji obavljaju sile trenja nepodmazanih i podmazanih površina tokom vremena potrebnog za brušenje filma debljine /g prema debljini ovog filma. Kriterijumi zauljenosti se uglavnom određuju trajanjem zadržavanja molekula ulja (maziva) na površini trenja i aktivnošću maziva.

U koagulaciji elektrolita prema mehanizmu koncentracije (za visoko nabijene čestice), prag koagulacije C u skladu s pravilom Deryagin-Landau (obrazloženje empirijskog Schulze-Hardyjevog pravila) obrnuto je proporcionalan naboju 2 protujona13 do šestog moć, tj.

Teorija električnog dvostrukog sloja razvijena je u radovima Frumkina i Deryagina. Prema njihovim idejama, unutrašnji sloj jona dvostrukog električnog sloja, nazvan potencijalno-formirajući, usko je blizak određenom dijelu suprotno nabijenih jona (slika 50, a), koji se nazivaju suprotni ioni i. Ovaj dio protujona se kreće zajedno s česticom i formira sloj debljine 6 inča koji se naziva adsorpcija. Na sl. 50, a granica između takve čestice i medija označena je isprekidanom linijom. Preostali kontrajoni se nalaze u disperzionom mediju, gdje su raspoređeni, po pravilu, difuzno.

Međutim, nedavno su dobijeni eksperimentalni podaci koji ukazuju na neprimjenjivost u nekim slučajevima Schulze-Hardyjevog pravila u obliku Deryagin-Landau zakona.U iskustvu se često uočavaju značajna odstupanja od ovog obrasca, naime u nizu slučajeva , koagulacijski efekat elektrolita je proporcionalan valenciji kontrajona na stepen manji od šest. Prema I. F. Efremovu i O. G. Usyarovu, ovo je odstupanje od

Primjenjivost Deryaginove teorije i Schulze-Hardyjevog pravila za koagulaciju visokomolekularnih spojeva prikazana je na primjeru gumenih lateksa u interakciji s elektrolitima različitih valencija (Voyutsky, Neumann, Sandomirsky).

Međutim, čak iu prvoj razmatranoj aproksimaciji, teorija se dobro slaže s eksperimentalnim podacima (na primjer, Schenkel i Kitchenerovi podaci dobiveni na monodisperznim lateksima), ali je možda njeno najvažnije postignuće potkrepljenje Schulze-Hardyjevog pravila, koje je s pravom smatra se kamenom temeljcem za testiranje teorija stabilnosti. Hajde da razmotrimo ovo objašnjenje. Analiza uslova stabilnosti dispergovanih sistema pokazuje da se granični uslovi za brzu koagulaciju u smislu Derjaginove teorije mogu zapisati kao Utyakh = O i dOmax/ek = 0, gde je C/max maksimalna energija (Sl. XIII 7). Ovi uslovi izražavaju smanjenje visine barijere na nulu.

U najjednostavnijem slučaju, q = onst. Coef. Temperatura mirovanja je po pravilu veća od koeficijenta. kinematičke T., tako da je početna sila (početni moment) veća od otpora ravnomjernom kretanju. Tačnije fizički. procesi tokom suhe T. odražavaju se tzv. prema Derjaginovom dvodelnom zakonu trenja q = F/(N + PgS), gde se / dodaje N pritiskom izazvanim intermolekularnim silama. interakcija trljanje tijela, i S-pov-et činjenično. kontakt tijela koja trljaju zbog valovitosti i hrapavosti površina T. kontakt tijela nije potpun.

U radovima iz 1937. i 1940. godine. Deryagin je, koristeći Fuchsove formule za brzinu koagulacije interakcijskih čestica, izveo kriterij agregatne stabilnosti slabo nabijenih koloidnih čestica za dva granična slučaja kada je radijus čestica mnogo manji od debljine ionske atmosfere, ili, u drugim riječima, karakteristična Debajeva dužina, a kada je radijus čestica mnogo veći od debljine jonske atmosfere. U drugom slučaju, kriterij generalizira i kvantitativno rafinira empirijsko Eulers-Korffovo pravilo, što je u skladu s nizom eksperimentalnih činjenica. Istovremeno, postojanje udaljenog minimuma je prikazano na krivulji koja izražava zavisnost sile interakcije (odbijanja) od udaljenosti.

Dobro poznata poteškoća za teoriju je da se inverzno pravilo šestog stepena (pravilo Hardy-Schulzea koje su precizirali Deryagin i Landau) također opaža kada je bezdimenzionalni potencijal površine ne samo mali, već manji od jedinice. To je moguće, kako su pokazali Glazman i dr. , ako se proizvod potencijala i naboja protujona malo mijenja kada se potonji promijeni. Kvantitativno objašnjenje za ovo zasnovano na nezavisnosti naboja adsorpcije protiv jona dao je Usyarov.

Najrazvijenija teorija stabilnosti ionsko stabilizovanih koloidnih rastvora dovela je do niza fundamentalnih rezultata. Teorija visoko nabijenih solova, koja razmatra samo koncentracijsku koagulaciju, omogućila je potkrijepiti Schulze-Hardyjevo pravilo u obliku Deryagin-Laidau zakona 2. Pri umerenim potencijalima koloidnih čestica, pragovi koagulacije se menjaju sa valentnošću protivjona po zakonu 2, gde je 2 a 6, što je takođe u skladu. sa Schulze-Hardyjevim pravilom. Teorija je omogućila da se potkrijepe različiti obrasci koagulacionog djelovanja mješavina elektrolita i efekta sinergizma, za koje se nije moglo pronaći nikakvo objašnjenje. Također treba napomenuti da je, na osnovu teorije, široko rasprostranjena nezakonitost

Nakon dobivanja tačnih vrijednosti praga koagulacije za sve elektrolite, izvodi se pravilo značajnosti za koje se pronađene vrijednosti praga dijele s najnižim pragom koagulacije (za AI I3). Eksperimentalni omjer pragova koagulacije uspoređuje se sa teorijskim, izračunatim prema Deryagin-Landau pravilu, prema kojem Y a b Vai u 11 1. Rezultati poređenja se analiziraju i rad se dokumentuje u laboratorijskom časopisu.

Pogledajte stranice na kojima se pominje pojam Derjaginovo pravilo: Sintetički polimeri u štampi (1961.) - [str.130]

Hemija i hemijska tehnologija

Deryagin Landauova teorija koagulacije

Deryagin-Landau pravilo, koje su autori izveli na osnovu koncepata fizičke teorije koagulacije, omogućava određivanje vrijednosti praga brze koagulacije, koji odgovara nestanku energetske barijere na krivulji koagulacije. opšta interakcija koloidnih čestica u zavisnosti od udaljenosti između njih. Vrijednosti praga koagulacije izračunate ovim pravilom ne poklapaju se uvijek s eksperimentalnim vrijednostima zbog činjenice da koagulacijski učinak iona ovisi ne samo o valentnosti, već i o specifičnoj adsorpciji, koja se ne uzima u obzir gornju jednačinu.

Briljantna potvrda DLFO teorije bio je proračun B.V. Deryagin i L.D. Landau (1941) odnosa između vrijednosti pragova koagulacije za elektrolite koji sadrže ione različitih vrijednosti naboja. Pokazalo se da je prag koagulacije obrnuto proporcionalan šestom stepenu naelektrisanja koagulacionog konusa. Prema tome, vrijednosti pragova koagulacije za jedno-, dvo-, tro- i četveronabijene ione treba povezati kao

To je suština teorije električne stabilizacije i koagulacije dispergovanih sistema Deryagina, Landaua, Verweya i Overbecka (DLVO teorija).

Koagulacija emulzija je eksperimentalno slabo proučavana, jer donedavno nisu postojale pouzdane metode za proučavanje ovog procesa. Ali teorija koagulacije dispergovanih sistema je detaljno razvijena. Ovo je takozvana DLFO teorija (Derjagin - Landau - Vervej - Overbek).

Pokažimo da su u slučaju opšteprihvaćenog shvatanja pokretačke sile koagulacije (agregacije), uslovi (1.266) uslovi za spontanu koagulaciju i određuju prag stabilnosti koncentracije i predstavljaju generalizaciju teorije stabilnosti Derjagina i Landaua. .

Teorijske ideje o razlozima koji određuju stabilnost liofobnih sola dalje su razvijene u radovima B.V. Deryagina i L.D. Landaua. Prema Deryaginovim teorijskim stavovima i eksperimentalnim podacima, tekući film zatvoren između dva čvrsta tijela uronjena u njega vrši na njih rastavljajući pritisak i na taj način sprječava njihovo približavanje. Djelovanje se brzo povećava sa stanjivanjem filma i znatno je smanjeno prisustvom elektrolita. Sa ove tačke gledišta, koagulacija čestica je spriječena efektom klinanja filmova koji ih razdvajaju. Uvođenje elektrolita u sol dovodi do promjene električnog dvostrukog sloja, kompresije njegovog difuznog dijela i promjene čvrstoće filmova koji razdvajaju čestice, a time i do narušavanja stabilnosti sola. Dobro razvijena matematička teorija stabilnosti i koagulacije od strane Deryagina i Landaua dovodi do strogog fizičkog opravdanja Schulze-Hardyjevog pravila valencije i istovremeno pruža fizičku osnovu za empirijske obrasce koje je otkrio Ostwald.

Uz kvalitativne odnose između interakcije koagulacije i efekata koagulacije, postoji i kvantitativna povezanost između njih. Za rastvore i suspenzije, prag koagulacije je uvijek viši od minimalne koncentracije elektrolita koja uzrokuje koagulacijsku interakciju otkrivenu reološkim metodama. Kao što je poznato, teorija Deryagin-Landau daje sljedeći izraz za prag koagulacije

Opis stabilnosti liofobnih solova uključuje detaljno razmatranje teorije kinetike brze koagulacije prema Smoluchowskom, približan prikaz teorije stabilnosti i koagulacije sa elektrolitima Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck. Pri opisivanju strukture pjena posebna se pažnja posvećuje ulozi crnih filmova koji nastaju pri određenim, kritičnim koncentracijama surfaktanata. Tu vodeću ulogu imaju i bugarski naučnici.

Prema teoriji koagulacije B.V. Deryagina i L.D. Landaua, tokom Brownovog kretanja, koloidne čestice se slobodno približavaju jedna drugoj na udaljenosti do 10 cm (u prosjeku), međutim njihovo dalje približavanje onemogućuje tzv. koji nastaje u tankim slojevima vode koji se nalaze između dvije površine. Disjunirajući pritisak je višak (u poređenju sa hidrostatskim) pritisak koji deluje iz tankog sloja na granične površine. U solovima je uzrokovana uglavnom međusobnim odbijanjem protujona difuznog sloja čestica koje se približavaju i, osim toga, silama molekularne interakcije između površina ovih čestica i molekula vode. Pod uticajem elektrostatičkih polja,

Kao što je već napomenuto, u skladu sa teorijom koagulacije Deryagin-Landau, vrijednost R0 10 m odgovara fiksaciji čestica na udaljenosti bliske koagulacije (jaki koagulacijski kontakti) m određuje položaj čestica na udaljenosti

Po prvi put, kvalitativni pristup proučavanju stabilnosti sola izložili su Kalman i Willstetter 1932. Prve kvantitativne proračune napravio je B.V. Deryagin kasnih 30-ih godina, a zatim ih je završio u radu B.V. Deryagina i L.D. Landaua (1941. .). Sličan pristup proučavanju stabilnosti koloidnih sistema kasnije je razvijen u radovima holandskih istraživača Verweya i Overbecka. Na osnovu početnih pisama glavnih autora nove fizičke teorije koagulacije, ova teorija se danas često naziva DLFO teorija.

Prema teoriji koagulacije B.V. Deryagina i L.D. Landaua, prilikom Brownovog kretanja, koloidne čestice se slobodno približavaju jedna drugoj na udaljenosti do 10 cm (u prosjeku), ali je njihovo dalje približavanje spriječeno tzv.

Po prvi put objašnjenje agregatne stabilnosti dispergovanih sistema i njihove koagulacije uz kvantitativno razmatranje ukupne energije interakcije čestica dao je Derjagin, a zatim detaljnije Derjagin i Landau. Nešto kasnije, isti pristup problemima stabilnosti i koagulacije primijenili su Verwey i Overbeck. Stoga se teorija interakcije i koagulacije dispergovanih čestica naziva Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck teorija, ili skraćeno DLFO.

Nije naš zadatak da raspravljamo o brojnim teorijama koagulacije koje su razvili različiti istraživači krajem prošlog - početkom ovog stoljeća. Oni su samo od istorijskog interesa. Trenutno, općeprihvaćena fizička teorija koagulacije liofobnih solova je Deryagin - Landau - Verwey - Overbeck, u kojoj se stepen stabilnosti sistema određuje iz ravnoteže molekularnih i elektrostatičkih sila (vidi Poglavlje I). Iako detaljan razvoj ove teorije još nije završen, ona je, zahvaljujući fundamentalno ispravnom tumačenju uloge površinskih sila različite prirode, omogućila da se objasni niz koloidno-hemijskih pojava.

Razvoj kvantitativne teorije stabilnosti i koagulacije koloidnih sistema, posebno DLFO teorije (teorija Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck), doveo je od Drugog svjetskog rata do porasta broja studija različitih koloidnih sistema.

N.P. Peskov je otkrio razlog stabilnosti koloidnih rastvora, a B. Deryagin i L. Landau razvili su modernu teoriju koagulacije. U oblasti opšte teorije rastvora, radovi N. A. Izmailova, posvećeni diferencirajućem efektu rastvarača, imaju veliki značaj za analitičku hemiju. U njima je upotrijebio davno poznati utjecaj rastvarača na jačinu kiselina i baza, utvrdio da postoje rastvarači u kojima se taj utjecaj posebno manifestuje, specifičan za kiseline različitih klasa, odnosno diferencira se, a koristeći veliku eksperimentalni materijal je pokazao kako se ovaj fenomen koristi u analitičkoj hemiji.

Dakle, teorija Deryagina i Landaua je šira od teorije koagulacije. To je teorija stabilizacije koloidnih sistema, iz koje se izvodi i koagulacija koloida.

Proces koagulacije u emulzijama opisan je teorijom DLVO (Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck). Njegova se suština svodi na činjenicu da se u prisustvu hidrofilnih područja na globulama dispergirane faze i čestica koje se približavaju na udaljenosti djelovanja disperzijskih sila, one agregiraju u konglomerate čestica progresivno rastuće veličine. Ovaj proces se javlja sa smanjenjem slobodne energije i javlja se spontano. Prisutnost strukturno-mehaničke barijere oko globula dispergirane faze ne štiti ih od prianjanja na vanjske slojeve, iako ovisi o viskoznosti vanjskog okruženja. Brzina koagulacije u koncentrisanom sistemu može se proceniti iz kinetike povećanja njegovih strukturnih i mehaničkih svojstava, ako je brzina koagulacije globula mala u poređenju sa brzinom njihove koagulacije.

Agregatna stabilnost i dugotrajno postojanje liofobnih D.s. uz očuvanje njihovih svojstava osigurana je stabilizacija. Za visoko dispergirane sisteme s tekućim disperzijskim medijem koristi se uvođenje stabilizatora (elektroliti, surfaktanti, polimeri). U teoriji stabilnosti Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck (DLFO teorija) osnovna. ulogu igra ion-elektrostatik. faktor stabilizacije. Stabilizacija je obezbeđena elektrostatičkim putem. odbijanje difuznih dijelova dvostruke električne. sloj, koji nastaje adsorpcijom jona elektrolita na površini čestica. Na određenoj udaljenosti između čestica, odbijanje difuznih slojeva određuje prisustvo minimalnog potencijala. kriva (daleko, ili sekundarno, minimum, vidi sliku). Iako je ovaj minimum relativno plitak, može spriječiti dalju konvergenciju čestica privučenih silama međumolekularne interakcije. Bliski ili primarni minimum odgovara jakoj adheziji čestica, u kom slučaju energija toplotnog kretanja nije dovoljna da ih razdvoji. Prilikom približavanja udaljenosti koja odgovara ovom minimumu, čestice se kombinuju u agregate čije formiranje dovodi do gubitka agregativne stabilnosti sistema. U ovom slučaju, stabilnost sistema na koagulaciju određena je visinom energije. barijera.

Glavni naučni radovi posvećeni su proučavanju površinskih pojava. Razvio je termodinamiku sistema uzimajući u obzir koncept razdvajanja pritiska tankih slojeva koji je uveo. Po prvi put je izvršio direktna mjerenja molekularne privlačnosti čvrstih tijela u funkciji udaljenosti i pritiska razdvajanja tankih slojeva tekućina. On je teorijski potkrijepio utjecaj preklapanja jonskih atmosfera na raspadni pritisak tekućih slojeva i interakciju koloidnih čestica, što mu je omogućilo da stvori teoriju koagulacije i heterokoagulacije koloidnih i dispergiranih sistema. Zajedno sa sovjetskim fizičarem L.D. Landauom stvorio je (1928) teoriju stabilnosti liofobnih koloida, danas poznatu kao DLFO teorija (teorija stabilnosti dispergiranih sistema Deryagin - Landau - Verwey - Overbeck). Otkrio je posebna svojstva graničnih slojeva tekućina, određena njihovom specifičnom (anizotropnom) strukturom. Razvio je teorije termoosmoze i kapilarne osmoze u tekućinama, termoforeze i difuzionoforeze aerosolnih čestica. Autor dvočlanog zakona vanjskog trenja. Pod njegovim vodstvom, po prvi put su sintetizirani kristali dijamanata nalik brkovima pri niskim pritiscima. Razvio je metode za uzgoj dijamantskih kristala i praha iz plina pri niskim pritiscima.

Parfit et al. , koji je pažljivo analizirao faktore koji otežavaju kvantitativni opis procesa koagulacije.

Važna P. I. - površinska aktivnost, koja se očituje u smanjenju površinske napetosti tijekom adsorpcije jedne od komponenti otopine. Surfaktanti imaju ogroman praktični učinak. značaj kao regulatori P. i. utiču na vlaženje, disperziju, adheziju itd. Uloga surfaktanata je posebno važna u koloidnim sistemima koji imaju veliki višak površinske energije. Termodinamički nestabilnost ovakvih sistema. manifestira se u koagulaciji i koalescenciji/gnozi kada se čestice približavaju jedna drugoj, što može biti otežano odvajanjem pritiska koji je rezultat preklapanja površinskih slojeva čestica koje se približavaju. Na toj osnovi je nastala fizička nauka. teorija stabilnosti koloida Deryagin - Landau - Verwey - Overbeck.

Najrazvijenija teorija stabilnosti ionsko stabilizovanih koloidnih rastvora dovela je do niza fundamentalnih rezultata. Teorija visoko nabijenih solova, koja razmatra samo koncentracijsku koagulaciju, omogućila je potkrijepiti Schulze-Hardyjevo pravilo u obliku Deryagin-Landau zakona 2. Pri umjerenim potencijalima koloidnih čestica, pragovi koagulacije se mijenjaju sa valentnošću protujona prema zakonu 2, gdje 2 a Vidi stranice na kojima se pominje pojam Deryagin Landauova teorija koagulacije: Adhezija tečnosti i vlaženje (1974) - [str.196]

Landau-Deryagin pravilo

Istorija razvoja koloidne hemije

Hajde da se bolje upoznamo

Pravila koagulacije

1. Svi jaki elektroliti dodani u sol u dovoljnim količinama uzrokuju njegovu koagulaciju.

Minimalna koncentracija elektrolita koja uzrokuje koagulaciju sola u određenom kratkom vremenskom periodu naziva se prag koagulacije.

Prag koagulacije se može izračunati znajući koncentraciju koagulacionog elektrolita C, zapreminu dodatog elektrolita V i zapreminu sol V sol (obično 10 ml): Recipročna vrednost praga koagulacije naziva se sposobnost koagulacije elektrolit. To znači da što je niži prag koagulacije, to je veća koagulaciona sposobnost elektrolita.

2. Koagulacijski učinak nema cijeli elektrolit, već samo onaj ion čiji se naboj po predznaku poklapa s nabojem protujona micele liofobnog sola (naboj koagulirajućeg jona je suprotan naboju koloidne čestice). Ovaj ion se zove jon - koagulant.

3. Što je veći naboj jona, veća je sposobnost koagulacije jona koagulacije. Ovaj obrazac je kvantitativno opisan empirijskim Schulze-Hardyjevo pravilo, a teorijski potkrijepljen odnos između naboja koagulirajućeg jona i praga koagulacije je dat kao Deryagin–Landau teorija.

Odnos pragova koagulacije za jedno-, dvo- i trovalentne ione je jednak ( pravilo vrijednosti) :

Posljedično, koagulacijska sposobnost trostruko nabijenog jona je 729 puta veća od sposobnosti koagulacije jednostruko nabijenog jona.

Trenutno su utvrđena odstupanja od Schulze–Hardy–Deryagin–Landau pravila (pravilo značaja). Pored naboja, na prag koagulacije utiču radijus koagulacionog jona, sposobnost adsorpcije i hidratacije, kao i priroda jona koji prati koagulacioni jon.

Kada multi-charged jona, efekat kao što je punjenje česticama, tj. promjena znaka naboja i potencijala koloidne čestice. Dodati ioni se mogu razmjenjivati s protujonima, zamjenjujući ih i u difuznom i u adsorpcijskom sloju. Štaviše, ako je višestruko nabijeni ion dovoljno mali (na primjer, Al 3+, Th 4+, itd.), on se zamjenjuje na površini čestica (u adsorpcionom sloju) neekvivalentno zaduženo broj bivših jona ( superekvivalentna adsorpcija). Na primjer, umjesto jednog ili dva K+ jona, može postojati Th 4+ jon. Stoga, pri dovoljno visokoj koncentraciji takvih jona, naboj koji oni stvaraju na površini može postati veći u apsolutnoj vrijednosti od naboja iona koji određuju potencijal. To znači promjenu znaka naboja i potencijala. Sada takvi ioni postaju potencijalno određujući (umjesto prethodnih) i drugi protujoni su orijentirani oko čestice.

4. Koagulaciona sposobnost jona sa istim nabojem je veća, što je veća veći je njegov kristalni radijus.

Za jednostruko nabijene anorganske katione, sposobnost koagulacije se smanjuje sljedećim redoslijedom:

Ag + > Cs + > Rb + > NH 4 + > K + > Na + > Li +

sites.google.com

Pravila za koagulaciju elektrolitima

Koagulacija se opaža kada se doda određena količina bilo kojeg elektrolita koji ne reaguje hemijski sa dispergovanom fazom sistema. Opažanjima G. Schulzea utvrđeno je da koagulaciju uzrokuje jedan od jona elektrolita. Ovaj ion se naziva koagulacijski jon. Štaviše, sposobnost koagulacije jona raste sa povećanjem naboja jona u geometrijskoj progresiji u omjeru 1:100:1000 (pravilo značaja ili Schulzeovo pravilo). Landau, Deryagin je ustanovio da se koagulaciona sposobnost menja u skladu sa 6. stepenom naelektrisanja jona: 1 6:2 6:3 6 = 1:64:729.

Obrasci koje su pronašli Schulze i Hardy kombinirani su u jedno pravilo (pravilo Schulze-Hardyja): koagulacijski učinak je onaj elektrolitnog jona, čiji je naboj suprotan naboju granula i koagulacijski učinak je jači, što je veći naboj koagulirajućih jona.

, mol/l.

Prag koagulacije zavisi od brojnih uslova: od trenutka fiksacije nakon dodavanja elektrolita; od metode posmatranja; na koncentraciju ispitne otopine i dodanog elektrolita. Prag koagulacije se određuje mjerenjem raspršivanja svjetlosti ili titriranjem koloidne otopine elektrolitom dok ne počne očita koagulacija.

Recipročna vrijednost praga koagulacije naziva se sposobnost koagulacije: . Izražava zapreminu sola koji se koagulira pod dejstvom 1 mmol koagulacionog jona. Što je veća sposobnost koagulacije, to je manje elektrolita dostupno za indukciju koagulacije.

Sposobnost koagulacije zavisi od atomske mase i naboja, tj. gustina naelektrisanja jona. Kako se atomska masa povećava, gustina naboja se smanjuje i ioni postaju manje polarizovani. Kao rezultat toga, njihova solvacijska ljuska postaje tanja. Zbog toga veliki ioni lakše prodiru u adsorpcijski sloj micele i neutraliziraju naboj čestice, uzrokujući koagulaciju sola. Na primjer, za sol jodid srebra sastava xK+, indiferentni elektroliti su KNO 3, NaNO 3, Ca(NO 3) 2, Al(NO 3) 3, Th(NO 3) 4, a koagulacijski joni su K. +, Na +, Ca 2+, Al 3+, Th 4+. Koagulaciona sposobnost jona raste u nizu: Li + + + + + ili Na + 2+ 3+ 4+. Što je niža hidratacija (solvatacija) kationa, to je niži prag koagulacije, tj. jači koagulacijski efekat. Hidracijska ljuska povećava veličinu jona i sprječava prodiranje jona u adsorpcijski sloj. Koagulaciona sposobnost organskih jedinjenja se povećava u skladu sa Traubeovim pravilom.

Kasnije je M. Hardy otkrio da je naboj koagulirajućih jona uvijek suprotan naboju granula micele (Hardyjevo pravilo). Posljedično, negativna granula koagulira pod utjecajem pozitivno nabijenih jona, a pozitivno nabijena granula koagulira pod utjecajem anjona dodatog elektrolita.

Za karakterizaciju i usporedbu različitih elektrolita koristi se koncept "praga koagulacije" - to je minimalna koncentracija dodanog elektrolita pri kojoj koagulacija počinje (primjećuje se):

, mol/l.

Recipročna vrijednost praga koagulacije naziva se koagulacijska sposobnost:
. Izražava zapreminu sola koji se koagulira pod dejstvom 1 mmol koagulacionog jona. Što je veća sposobnost koagulacije, to je manje elektrolita dostupno za indukciju koagulacije.

Teorije koagulacije elektrolitima

Postojeće teorije koagulacije pokušale su da odgovore na 3 pitanja:

- zašto dolazi do koagulacije pri određenoj koncentraciji elektrolita-koagulatora?

- zašto koncentracija jona suprotna od naboja granule igra glavnu ulogu?

- zašto je uticaj naelektrisanja jona koagulatora u skladu sa Schulze-Hardyjevim pravilom?

Freundlichova teorija adsorpcije. Prema ovoj teoriji, koagulirajući joni na površini čestica se adsorbuju u skladu sa adsorpcionom izotermom:
. Štaviše, koagulacija se dešava sa postepenim, jednakim smanjenjem zeta potencijala zbog adsorpcije ekvivalentne količine različitih jona. Zbog neutralizacije se smanjuje broj naboja jona koji određuju potencijal, što dovodi do smanjenja z-potencijal do kritične vrijednosti.

Ograničenje teorije je da se u praksi ne opaža uvijek ekvivalentna adsorpcija, izoterme adsorpcije različitih jona su različite, a ponekad koagulacija utiče samo na difuzni sloj.

Mullerova elektrostatička teorija. Prema ovoj teoriji, uvođenje elektrolita ne mijenja ukupni naboj u DES-u, već samo uzrokuje kompresiju difuznog sloja (premještanje protujona u adsorpcijski sloj). Smanjenje debljine jonske atmosfere dovodi do smanjenja z-potencijal, koji smanjuje stabilnost sola.

Ova teorija ne uzima u obzir adsorpciju uvedenih jona i njihov ulazak u EDL.

Obe teorije su validne, obe se dešavaju tokom koagulacije, ali u različitim fazama. Zbog ograničenja, ne mogu se koristiti za objašnjenje drugih vrsta koagulacije.

DLFO teorija razvili Deryagin, Landau, Verwey i Overbeck (1941). U skladu sa prvim slovima prezimena autora, naziva se DLFO. Uzima u obzir potencijalnu energiju čestica i ravnotežu e/statičkih sila koje djeluju između njih. Kada se čestice približavaju jedna drugoj, između njih nastaju e/statičke sile privlačenja i odbijanja. Stanje sistema je određeno njihovim odnosom. Ako je odbojna sila veća, onda je sistem stabilan. Prevladavanje privlačne energije uzrokuje koagulaciju. Privlačna energija je zbog van der Waalsovih sila i varira obrnuto s kvadratom udaljenosti između čestica:
. Ove sile djeluju samo na vrlo malim udaljenostima (1,10 − 10 – 1,10 − 11 m, tj. 1/10 veličine koloidnih čestica). Stoga se koagulacija opaža samo kada se čestice približavaju jedna drugoj na odgovarajućoj udaljenosti. Ovaj pristup se javlja tokom termičkog kretanja čestica i stoga utiče na povećanje brzine kretanja čestica i broj sudara (vidi faktore koji izazivaju koagulaciju) podstiču koagulaciju.

Fig.1. Preklapanje ionskih atmosfera koloidnih čestica

Kako se udaljenost između čestica smanjuje, sile elektrostatičkog odbijanja rastu. Solvatna školjka takođe sprečava čestice da dođu u kontakt. Obično se sile elektrostatičkog odbijanja pojavljuju kada se preklapaju difuzni slojevi (jonske sfere) slično nabijenih čestica. Energija odbijanja opada sa povećanjem udaljenosti između njih.

Fig.2. Kriva potencijalne koagulacije

Za određivanje stanja sistema izračunava se ukupna energija (konstruiše se kriva potencijalne koagulacije). Ima nekoliko sekcija: duboki primarni minimum (potencijalni bunar 1) u području malih udaljenosti, plitki sekundarni minimum (potencijalni bunar 2) u području velikih udaljenosti. Oni ukazuju na značajnu prevlast privlačne energije, tj. u njima U pr >> U ott.

U području prosječnih udaljenosti postoji maksimum. Ako se nalazi iznad x-ose, tada između čestica djeluju odbojne sile, tj. sistem je agregatno stabilan. U ovom slučaju, U out >> U in. Što je veći maksimum, to je sistem stabilniji.

Za početak koagulacije dovoljna je preliminarna djelomična neutralizacija naboja čestica do određene vrijednosti i uništenje solvatne ljuske. To se postiže uvođenjem elektrolita ili uklanjanjem stabilizirajućeg elektrolita. Minimalni naboj čestica pri kojem počinje koagulacija naziva se kritičan z-potencijal (

0,03 V). Pri kritičnoj vrijednosti zeta potencijala, kinetička energija kretanja čestica je dovoljna da savlada sile zaostalog elektrostatičkog odbijanja (U pr

U ott) i adhezija čestica u agregate.

Prema teoriji DLFO, tokom brze koagulacije elektrolitima razlikuju se dva mehanizma: koncentracijska koagulacija i adsorpciona (neutralizacija) koagulacija.

At koncentracijska koagulacija dodani indiferentni joni ne mijenjaju vrijednost -potencijala. Koagulacija nastaje zbog kompresije difuznog sloja, tj. pomicanjem protujona u adsorpcijski sloj ili povećanjem jonske snage otopine.

Adsorpcijska koagulacija nastaje kao rezultat smanjenja -potencijala. Ova vrsta koagulacije uzrokovana je elektrolitima čiji se ioni mogu (mogu) adsorbirati na površini čestica i imati naboj suprotan naboju granula. Prodirući u adsorpcijski sloj, neutraliziraju ione koji određuju potencijal i smanjuju -potencijal.

Ako na površini mikrokristala postoje slobodni centri, tada je kristalna rešetka završena. Na primjer, u slučaju x K + sol, dodavanje KI uzrokuje koagulaciju zbog adsorpcije jodidnih jona. U ovom slučaju, prvo se povećavaju - i -potencijali. Nakon što su centri zasićeni, adsorpcija prestaje. Dalje povećanje koncentracije KI dovodi do smanjenja -potencijala zbog kompresije difuznog sloja (premještanje jona kalija u adsorpcijski sloj). Kada se postigne određena koncentracija, sol počinje koagulirati.

Ako na površini nema slobodnih centara, adsorpcija se ne opaža i -potencijal se ne povećava, već dolazi do kompresije difuznog sloja.

Kada se doda AgNO 3, joni srebra Ag + nisu indiferentni. Budući da su joni koji određuju potencijal jodidni joni, dodavanje iona srebra dovodi do stvaranja teško rastvorljivog jedinjenja AgI. Kao rezultat, postepeno se smanjuje broj onih koji određuju potencijal, što dovodi do smanjenja - i -potencijala. Pri kritičnoj vrijednosti -potencijala, sol koagulira prema mehanizmu adsorpcije. Dalje dodavanje AgNO 3 dovodi do ponovnog punjenja i povećanja pozitivnog naboja granule zbog selektivne adsorpcije jona srebra sa formiranjem novog DES: x NO 3 ─. Daljnjim dodavanjem AgNO 3, sol se koagulira prema mehanizmu koncentracije pod uticajem nitratnih jona.