Стабилизация
advertisement
Стабилизация Электростатическая стабилизация Поверхностный заряд Стерическая стабилизация Адсорбированные макромолекулы Стабилизация за счет вязкости среды Скорость вытекания жидкости у поверхности частицы равна нулю, скорость вытекания в центре прослойки максимальна Возможна стабилизация частицы за счет комбинирования способов стабилизации Строение двойного электрического слоя на поверхности частицы Схема строения двойного электрического слоя по модели Гельмгольца Схема строения двойного электрического слоя по модели Гуи-Чепмена Равновесие в системе где контактируют две поверхности с разными электрическими потенциалами определяется условием равенства электрохимического потенциала Изменение концентрации коионов n+, противоионов n- и суммарной концентрации ионов в диффузионной части двойного электрического слоя При малой концентрации ионов условию равновесия отвечает постоянное значение электрохимического потенциала по всей системе Частный случай двойного электрического слоя для водного раствора Отрицательно заряженная поверхность Раствор электролита Диффузионный слой Сольватированный катион 2. слой сольвента 1. слой сольвента специфически адсорбированные ионы) линия разрыва Точка нулевого заряда Перезарядка поверхности при введении электролита Потенциал поверхности Потенциал Штерна (потенциал плотного слоя) электрокинетический ζ потенциал Внешний слой Гельмгольца, ориентирова нные диполи Расстояние от поверхности частицы Слой ГуиЧепмена Изменение заряда поверхности и толщины диффузионного слоя в зависимости от концентрации электролита Определение толщины диффузионного слоя по уравнению ПуассонаБольцмана Вводя граничные условия для плотного слоя: Заряд плотного слоя и для диффузионного слоя: Заряд диффузионного слоя (первый интеграл уравнения Пуассона-Больцмана) Выражение заряда на единицу поверхности Второе интегрирование при граничных условиях: Дает выражение толщины эффективной ионной атмосферы Функция потенциала поверхности Для анализа коллоидных систем важно поведение функции потенциала поверхности на большом удалении от поверхности, где величина потенциала мала по сравнению с 4kT/ze, т.е. Zeφ(x)/(4kT)<<1 и: Слабо заряженная поверхность, когда φ0 мала по сравнению с 4kT/ze Влияние концентрации электролитов на толщину двойного электрического слоя Сильно заряженная поверхность, когда Зависимость потенциала поверхности (а) и его логарифма (б) от расстояния от поверхности при различных значениях φ0 Явление специфической адсорбции на поверхности частицы Отрицательно заряженная поверхность частицы Раствор электролита Лиотропные, т.е. способные встраиваться в кристаллическую решетку частицы ионы Диффузионный слой Специфически адсорбированный катион Внутренний слой Гельмгольца Потенциал Штерна (потенциал плотного слоя) электрокинетический ζ потенциал Сольватированный катион 2. слой сольвента 1. слой сольвента специфически адсорбированные ионы) линия разрыва Внешний слой Гельмгольца Расстояние от поверхности частицы Слой ГуиЧепмена Ряд по убыванию степени лиотропности Однозарядные катионы Двузарядные катионы Однозарядные анионы Электростатическая составляющая расклинивающего давления Рассматривается система из двух частиц, поэтому при решении уравнения Пуассона-Больцмана используются другие граничные условия Случай большого расстояния между частицами, потенциал рассматривается как суперпозиция потенциалов обеих частиц Таким образом потенциал поверхности равен Заряд в центре зазора равен Произведение потенциала и заряда характеризует плотность электростатической энергии, которая по сути и является электростатической составляющей расклинивающего давления Зависимость расклинивающего давления от потенциала поверхности Зависимость электростатической составляющей расклинивающего давления от потенциала поверхности Пример экранирования заряда Выражение для расклинивающего давления принимает вид Для сильнозаряженной поверхности когда Выражение для расклинивающего давления принимает вид Энергия пленки Интегрирование электростатической составляющей расклинивающего давления позволяет определить энергию пленки при постоянном потенциале Выражения для расклинивающего давления энергии пленки неэлектростатического характера. (Зависимость от констант Гамакера дисперсионной среды и дисперсной фазы) Зависимость избыточной свободной энергии и расклинивающего давления от толщины пленки Просуммировав выражения получим общее значение устойчивости пленок Условия потери устойчивости пленки Общее выражения предельной концентрации электролита Условия полной потери устойчивости при критической концентрации электролита Точка максимума барьера лежит на оси абсцисс Из чего следует что Для сильнозаряженной частицы γ≈1, критическая концентрация электролита пропорциональна заряду противоиона в шестой степени Для слабозаряженной частицы И критическая концентрация равна:
