? ж - щільність дисперсійного середовища, г/м3;
?- В'язкість середовища, Па с; - прискорення вільного падіння, м/с2;
Кінетична стійкість прямо пропорційна в'язкості середовища. Чим більше в'язкість, тим вище стійкість гетерогенної системи, отже для додання стійкості системі необхідно вводити речовини підвищують в'язкість середовища: сиропи, гліцерин та ін. Кінетична стійкість обернено пропорційна радіусу частинок: чим менший радіус, тим більше стійкість. Малий розмір часток обумовлює їх велику питому поверхню, що призводить до збільшення вільної поверхневої енергії.
? F =? S?
Де,
? F - зміна вільної поверхневої енергії, Н/м;
? S - зміна поверхні, м2;
?- Поверхневий натяг, Н/м.
Подрібнювати частинки до нескінченно малих розмірів неможливо, так як вільна поверхнева енергія прагне до мінімуму. Зменшення вільної поверхневої енергії може відбуватися за рахунок агрегації частинок, тому на межі розділу фаз частинки, як правило, стабілізують. Формула Стокса застосовна до ідеальних системам, що містить частинки строго кулястої форми, абсолютно тверді і гладкі. Реальні суспензії не задовольняють цим вимогам, тому формула Стокса, що не відбиває явища на межі розділу фаз, носить наближений характер, так як мимовільно протікають процеси, спрямовані на зменшення запасу вільної енергії. Зовні це проявляється злиттям частинок або їх слипанием.
2.2 Агрегативна стійкість
Агрегативна стійкість - це здатність часток дисперсної фази протистояти злипанню, агрегації, злиттю. При великому запасі вільної поверхневої енергії в суспензіях може відбуватися процес флокуляції (від лат. Flocke - пластівці). Флокули здатні осідати або спливати, тобто порушення агрегативной стійкості призводить до порушення кінетичної стійкості. Система відновлює свої властивості при збовтуванні. При утворенні кристалоподібні опадів систему не можна відновити збовтуванням, частки не зберігають свою індивідуальність. Процес утворення конденсату - процес незворотний. У емульсіях може відбуватися?? оалесценція, тобто злиття крапельок один з одним, утворюється два шари - емульсія розшаровується. Для того, щоб емульсія зберегла агрегативну стійкість, необхідно зберегти досягнуту ступінь дисперсності, знизивши величину поверхневого натягу. Практично це можна здійснити за допомогою речовин, здатних адсорбуватися на поверхні розділу фаз.
Агрегативна стійкість обумовлена ??здатністю дисперсних систем утворювати агрегати (тобто укрупнюватися). По відношенню до агрегації дисперсні системи можуть бути стійкими кінетично і термодинамічно. Термодинамічно стійкі системи утворюються в результаті мимовільного диспергирування однієї з фаз, тобто мимовільного освіти гетерогенної вільнодисперсні системи. Дисперсні системи також ділять на:
? ліофільні, що володіють термодинамічною стійкістю;
? ліофобні, які термодинамічно нестійкі до агрегації, але можуть бути стійкі кінетично, тобто володіти значним часом життя.
Агрегативна стійкість і тривале існування ліофобних дисперсних систем із збереженням їх властивостей забезпечується стабілізацією. Для високодисперсних систем з рідким дисперсійним середовищем використовують введення речовин - стабілізаторів (електролітів, ПАР, полімерів. У теорії стійкості Дерягина-Ландау-фервея-Овербека (теорії ДЛФО) основна роль відводиться іонно-електростатичного фактору стабілізації. Стабілізація забезпечується електростатичним відштовхуванням дифузних частин подвійного електричного шару, який утворюється при адсорбції іонів електроліту на поверхні частинок. При деякій відстані між частинками відштовхування дифузних шарів обумовлює наявність мінімуму на потенційної кривої (далекий, або вторинний, мінімум; дивися малюнок). Хоча цей мінімум щодо неглибокий, він може перешкоджати подальшому зближенню частинок , притягує силами міжмолекулярної взаємодії. Близький, або первинний, мінімум відповідає міцному зчепленню частинок, при якому енергії теплового руху недостатньо для їх роз'єднання. Зближуючись на відстань, що відповідає цього мінімуму, частки об'єднуються в агрегати, утворення яких веде до втрати системою агрегативной стійкості. При цьому стійкість системи до коагуляції визначається висотою енергетичного бар'єру.
Агрегативна стійкість, як і кінетична, є самостійною характеристикою ліофобних колоїдів. Зрозуміло, обидві характеристики стійкості внутрішньо пов'язані між собою: агрегативна стійкість має сенс тільки для кінетично стійких систем, а кінетична стійкість швидко втрачається в агрегативно нестійкою системі. Хімічні та структурномеханіческ...
