Коллоидная химия



бет102/130
Дата21.01.2022
өлшемі1,83 Mb.
#113034
1   ...   98   99   100   101   102   103   104   105   ...   130
Байланысты:
Лекция коллоид рус

Положительное расклинивающее давление возникает, когда:
«+» Р в слое < Ро, π>0. Это препятствует вытеканию из него жидкости, т.е. сближению частиц;

«расклинивающее давление», т.е. раздвигает, расклинивает:


Отрицательное расклинивающее давление π<0

«-« когда давление в слое растет, что способствует сближению частиц


Рассмотрим случаи сближения частиц дисперсной фазы на разные расстоняия:

нет расклинивающего давления, h > 2δ

(толщина диффузного слоя)



h
Ро Ро «+» - Р < Ро, жидкость из объема стремится



в тонкую прослойку,

«-» - жидкость будет вытекать из зазора, а

Р Р частицы сближаться




«+» «-»


Рис.6.1. Образование расклинивающего давления в тонких слоях
До перекрывания диффузных слоев энергия Е свободных дисперсных систем была неизменной, а Р в зазоре = Ро (давление внутри свободной жидкости).
После перекрывания свободная энергия изменяется, а в прослойке жидкости возникает направленное в сторону соприкасающихся тел Р.д.

Представление о расклинивающем давлении – одно из фундаментальных в физико-химии дисперсных систем. Расклинивающее давление возникает всегда, когда между частицами дисперсной фазы (твёрдыми, жидкими или газообразными) образуется тонкая прослойка жидкости. В слое воды толщиной 1 мкм, заключённой между двумя поверхностями слюды, расклинивающее давление равно 430 Па. При толщине прослойки воды 0,04 мкм расклинивающее давление существенно выше и составляет 1,88104Па.


Для изучения строения пленки и измерения ее толщины обычно используют оптические и, прежде всего, интероферометрические методы.

Интенсивность I отраженного света вследствие интерференции сложным образом зависит от отношения толщины пленки к длине падающей световой волны.


I





1/4 3/4 5/4 7/4 h/λ

Рис. 6.2. Зависимость I отраженного монохроматического света от относительной толщины пленки.
У толстых пленок: h=(k+½)λ/2n.

k – порядок интерференции

n – показатель преломления.
В белом свете тонкие пленки окрашены в различные цвета. Тонкие пленки с h≤ λ/10 кажутся в отраженном свете – серыми, а более тонкие – черными.

Для серых и черных пленок измерение интенсивности I позволяет определить их h, а зависимость I=f(t) – кинетику утончения.


Силы отталкивания в тонких пленках носят электростатический характер:

Еотт=А е – h/δ (6.1)

Еотт ↓ при


1) ↑ Z и С противоионов

2) при ↓φ и дзета-потенциалов

Силы притяжения между частицами имеют природу ван-дер-ваальсовых сил, энергия притяжения выражается уравнением:

(6.2)

Здесь A*- т.н. константа Гамакера(71), объединяющая свойства молекул среды и частиц фазы. Тогда зависимость суммарной потенциальной энергии взаимодействия частиц от расстояния между ними x имеет вид:

U(h) =А е – h/δ - (6.3)

и графически передается кривой на рис.6.3.


Как видно из рис.6.3, на больших (h > 1 мкм) и очень малых расстояниях (h < 1 нм) преобладает энергия притяжения частиц (U < 0); на средних расстояниях (h  100 нм) преобладает энергия отталкивания (U > 0). Максимум потенциальной энергии соответствует барьеру электростатического отталкивания частиц U, препятствующему агрегации частиц.

Е отт





1 2 3 h

Епр
Рис.6.3. Потенциальная энергия взаимодействия двух одноименно заряженных частиц в зависимости от расстояния между ними





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   98   99   100   101   102   103   104   105   ...   130




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет