Moszkvai Állami Nyomdaművészeti Egyetem. A diszpergált rendszerek stabilitása Egy stabil kolloid rendszerben vonzó erők érvényesülnek
A kolloid oldatok olyan termodinamikailag instabil rendszerek, amelyekben hajlamosak a felületi Gibbs energia csökkenésére a részecskék durvasága és a teljes felület csökkenése miatt. A kolloid részecskék tapadása tömegük növekedéséhez vezet, aminek következtében a nagyobb részecskék a gravitáció hatására leülepednek az aljára (üledék).
Ismert azonban számos kolloid oldat, amelyekben a részecskék hosszú ideig nem tapadnak össze. A diszpergált rendszer azon képességét, hogy idővel megőrizze állapotát és tulajdonságait, az jellemzi a diszpergált rendszer stabilitása.
Megkülönböztetni ülepedésés aggregátum stabilitás.
Üledékállóságjellemzi a diszpergált fázis részecskéinek azon képességét, hogy szuszpenzióban vannak, és nem tudnak leülepedni a gravitáció hatására.
Összesített stabilitásjellemzi a diszpergált fázis részecskéinek azon képességét, hogy ellenálljanak egymáshoz való tapadásuknak.
A kolloid rendszerek ülepedési stabilitása a részecskék kis méretének és Brown -mozgásának köszönhető.
Az ionos stabilizátorral rendelkező kolloid oldatok aggregált stabilitása annak köszönhető, hogy a részecskék felületén diffúz ionos atmoszféra van jelen, ami megakadályozza azok összetapadását. Az aggregált stabilitás két ellentétesen irányított erő kölcsönhatásának eredménye, amelyek egyidejűleg hatnak a közeledő kolloid részecskékre: van der Waals intermolekuláris vonzóerők és elektrosztatikus taszító erők, amelyek hasonló töltésű részecskék között keletkeznek. A micella diffúz részének jelentős hosszában taszító erők érvényesülnek, hasonló töltésű ellenionok között. A diffúz réteg kis vastagsága esetén a részecskék olyan távolságokban közelítenek egymáshoz, amelyeknél a molekuláris vonzás erősebb, ami aggregációjukhoz (összetapadásukhoz) vezet.
Így a kolloid rendszerek aggregált stabilitása a micella kialakulásának feltételeitől függ - a szilárd fázis töltésétől, a diffúz réteg vastagságától és töltésétől. Minél nagyobb, minél nagyobb a szilárd fázis töltése (határfelületi potenciál), annál nagyobb a diffúz réteg vastagsága, és annál nagyobb az érték ζ -lehetséges. Az ionos stabilizátorral rendelkező kolloid oldatok stabilak, ha a ζ-potenciál meghaladja az 50 mV-ot, viszonylag stabil 30 ° C-on< ζ < 50 мВ и неустойчивы при ζ < 30 мВ.
Az aggregátum stabilitásának elvesztése a kolloid részecskék tapadásához vezet, nagyobb aggregátumok képződésével; ezt a folyamatot ún alvadás ... Az alvadás következménye az ülepedési stabilitás elvesztése: a megnagyobbodott részecskék a megnövekedett gravitáció hatására leülepednek.
A kolloid rendszer alvadásának egyik példája a véralvadási folyamat. Ezt elősegíti a kalcium-kationok vérben való jelenléte, ezért a tartósításra szánt vér tartós tárolásához ezeket az ionokat különböző fizikai-kémiai módszerekkel távolítják el a vérből.
A véralvadást különböző külső hatások okozhatják: kis mennyiségű elektrolit hozzáadása, a kolloid oldat koncentrációja, hőmérsékletváltozások, ultrahang hatása, elektromágneses mezőés mások.A legnagyobb gyakorlati érték az koaguláció elektrolitok által.
Alapján a Schulze - Hardy szabály, a kolloid oldatok koagulációját bármely olyan ion okozza, amelynek töltésjele ellentétes a granulátumok töltésével, és hatásuk annál erősebb, annál nagyobb a koaguláns ion töltése.
Az elektrolitok alvadási képességének mennyiségi értékeléséhez bevezetésre került a koncepció alvadási küszöb , azaz a minimális elektrolitkoncentráció, amelynek elérése koagulációt okoz, észrevehető az oldat zavarossága vagy színének megváltozása miatt.
1000VAL VEL email V email
VAL VEL pórus = ¾¾¾¾¾
V cr + V email
ahol VAL VEL pórus - elektrolit koagulációs küszöb, mmol / l; VAL VEL el az elektrolitoldat kezdeti koncentrációja, mol / l; V el - az elektrolitoldat hozzáadott térfogata, amely a véralvadás kezdetét okozta; V cr a kolloid oldat kezdeti térfogata.
A koagulációs küszöb kölcsönösségét a COP alvadási képességének nevezik:
KS = 1 / VAL VEL mivel
A koaguláló ion koaguláló képessége arányos a hatodik teljesítményű töltéssel. Például a Cl -ionok feleslegében kapott és negatív töltésű szemcséket tartalmazó AgCl -szol alvadását pozitív töltésű ionok okozzák, és amikor NaCl, CaCl2 vagy AlCl3 oldatokat adnak ehhez a szolhoz, akkor az alvadási hatás A Na +, a Ca 2+ és az Al 3 kationok hozzávetőleges aránya 1 6: 2 6: 3 6 "1: 64: 729. Más szóval, a koagulációhoz sokkal kisebb mennyiséget kell hozzáadnia AlCl 3 oldat, mint a CaCl 2 oldat és különösen a NaCl oldat. Ha az AgCl-szol túlzott potenciálmeghatározó Ag + -kationokban képződött, és pozitív töltésű a granulátumban, akkor az anionok egy ilyen szol alvadását okozzák. Ebben az esetben a KCl - K 2 SO 4 - K 3 PO 4 sorozat leghatékonyabb alvadóanyaga a legnagyobb töltésű anion lesz, mivel KC (Cl -): KC (SO 4 2-): KC (PO 4 3-) »1: 64: 729.
Figyelembe kell venni az elektrolitnak a kolloid oldatok koagulációjára gyakorolt hatását, amikor elektrolitokat viszünk be az élő szervezetekbe. Például a NaCl fiziológiás oldata (0,9%) nem helyettesíthető izotóniás MgSO 4-oldattal, mivel a kétszer töltött Mg 2+ és SO 4 2- ionok lényegesen nagyobb alvadási hatást fejtenek ki, mint az egyedül töltött Na + és Cl -. Amikor elektrolitokat fecskendeznek be izomszövet ezeket fokozatosan kell bevezetni, hogy ne okozzák a véralvadási küszöb helyi túllépését, ami a bioszubsztrátok koagulációjához vezet.
Az alvadási folyamat menetét a ζ-potenciál értéke alapján lehet megítélni (24. ábra). A koaguláció a diffúz micellaréteg vastagságának csökkenésével válik lehetővé, ami az elektrokinetikus potenciál csökkenésével jár. A ζ-potenciál értékének 25-30 mV-ra való csökkenése a koaguláció kezdetét jelzi, bár külső jelek(köd vagy elszíneződés) előfordulhat, hogy ennek a folyamatnak az alacsony sebessége (ún "rejtett" alvadás). A ζ-potenciál további csökkenésével együtt jár az oldat koagulációjának és zavarosságának növekedése ( "nyilvánvaló" véralvadás), és ζ = 0 esetén a véralvadási sebesség maximális. A kolloid részecskék állapotát nevezzük, amelyben az elektrokinetikus potenciál 0 izoelektromos állapot. Ebben az állapotban a szemcsék töltése 0 -val egyenlő, ezért elektromos mezőben nem nyernek irányított mozgást.
Alvadás
látens explicit
v lassú gyorsan
 |
ζ> 30 mV ζ< 30 мВ ζ = 0
24. ábra. A véralvadási sebesség függése az elektrolit-koaguláns koncentrációjától
A véralvadást a cselekvés is kiválthatja elektrolitok keverékei ... Sőt, három is van lehetséges lehetőségek kölcsönhatások az elektrolit-koagulánsok között:
1) additív akció - az ionok alvadási hatásának összegzése; például a KCl és NaNO 3 sók keveréke, amelyek nem lépnek kölcsönhatásba egymással, additív hatást fejt ki a kolloidokkal szemben, a granulátumok pozitív és negatív töltésűek (az első esetben az anionok koagulációt okoznak, a másodikban a sót) kationok);
2) ellentét - az egyik elektrolit alvadási hatásának gyengülése egy másik jelenlétében; például a Na 2 SO 4 hozzáadása gyengíti a Ba 2+ kationok alvadási hatását, mivel a Ba 2++ SO 4 2- ® BaSO 4 reakció az oldatban megy végbe, ami a koncentráció csökkenéséhez vezet. ezeket a kationokat;
3) szinergia- az egyik elektrolit alvadási hatásának erősítése egy másik jelenlétében; például a FeCl 3 és a KSCN koaguláló hatása a pozitív töltésű granulátumokkal rendelkező kolloidokra (koagulánsok - egyszeri töltésű anionok) élesen megnő, ha együtt vannak jelen, mert a reakció eredményeként Fe 3+ + 6SCN - ® 3-, a hármas töltésű komplex anion képződik, nagyon magas alvadási képességgel.
Két, részecskéket tartalmazó kolloid oldat összekeverésekor a szemcsék ellentétes töltésűek kölcsönös alvadás - az ellentétes töltésű granulátumok összeragasztása nagy aggregátumokká. Ebben az esetben a véralvadás annál teljesebben megy végbe, minél teljesebben semlegesítik a granulátumok töltéseit.
A koaguláció során frissen nyert üledék visszaállítható kolloid állapotba. A koaguláció fordított folyamatát - az üledék stabil kolloid oldatmá alakítását - nevezik peptizáció ... A peptizációt megkönnyíti, ha a csapadékot tiszta oldószerrel mossuk, amely kiöblíti a koaguláns ionokat a rendszerből, és hozzáadunk egy peptizáló elektrolitot tartalmazó ionokat, amelyek képesek feloldódni a csapadékrészecskék felületén, hogy helyreállítsák körülöttük az ionos légkört és átalakítsák azokat kolloid állapot. A peptizálást keveréssel és melegítéssel fokozzuk.
A peptizációs folyamat számos betegség kezelésének alapja: az ateroszklerotikus plakkok felszívódása az erek falán, a vesék és a máj kövei. A régi vérrögök és megkeményedett kövek azonban gyakorlatilag nem peptizálódnak.
A kolloid oldatok stabilitása növelhető néhány nagy molekulatömegű vegyület (HMC) hozzáadásával. Ezt a jelenséget ún kolloid védelem. Az IUD védőhatását azzal magyarázza, hogy a kolloid részecskék felületén adszorbeálódnak. Ebben az esetben szerkezetük hidrofób részei (szénhidrogéngyökök) a diszpergált fázis részecskéivel néznek szembe, a hidrofil fragmensek (poláris csoportok) kifelé, a víz felé néznek. A micella körül egy további héj IUD makromolekulák és saját hidratációs héjaik vannak kialakítva, ami megakadályozza a kolloid részecskék közeledését.
A vizes kolloid oldatok vonatkozásában a vízben oldódó fehérjék, poliszacharidok, pektinek védő hatásúak. A fehérjék megakadályozzák a rosszul oldódó koleszterin- és kalciumsók kicsapódását az erek falán, kövek képződését a húgyúti és epeutakban. A gyógyszertárban az IUD védő tulajdonságait használják a gyógyszerek stabilitásának növelésére kolloid állapotban.
A kolloid védelem biztosítása érdekében szükség van az IUD -k kellően magas koncentrációjának létrehozására, ami biztosítja a micellák körüli monomolekuláris védőhéj kialakulását. Kis mennyiségű spirál bevezetése ellenkező hatást eredményezhet: a makromolekulák egyidejűleg kölcsönhatásba lépnek több kolloid részecskével, és laza pelyheket képeznek. A diszpergált fázis részecskéinek liofób kolloid oldatokban történő kis mennyiségű IUD hatására történő aggregációját ún. flokkuláció.
A flokkulációs jelenség alapja a tisztítási módszer természetes és vizet inni... Flokkulálószerként egy vízben jól oldódó szintetikus polimert, a poliakrilamidot használnak.
Modern fizikai elmélet elektrolit koaguláción alapul Általános elvek statisztikai fizika, molekuláris erők elmélete és megoldások elmélete. Szerzői: B.V. Deryagin, L. D. Landau (1937-1941), E. Vervey, J. Overbeck (a DLFO első betűi után).
Az elmélet lényege: bármely részecske között, amikor közelednek egymáshoz, az elválasztó folyadékréteg éknyomása keletkezik a vonzó és taszító erők hatására. Az éknyomó összparaméter, amely figyelembe veszi mind a vonzó, mind a taszító erők hatását.
A rendszer állapota függ a vonzás energiájának (U pr) és a taszító energia (U ex) egyensúlyától. Utm érvényesül - stabil rendszer. U pr érvényesül - az aggregátum stabilitásának megsértése - alvadás.
A két részecske közötti kölcsönhatási energia változását, amikor közeledik, grafikusan ábrázoljuk (5.3. Ábra).
A két részecskéből álló rendszer teljes energiáját (3. görbe) Utm és Upr hozzáadásával kapjuk meg:
U = U OT + U Pr =
ahol: B olyan tényező, amely a DES elektromos potenciáljainak értékeitől, a közeg tulajdonságaitól és a hőmérséklettől függ;
e a természetes logaritmus alapja;
c a diffúz réteg vastagságának reciproka;
h a részecskék közötti távolság;
A a molekuláris vonzóerők állandója.
|
|||||
|
|||||
|
|||||
5.3. Potenciális interakciós görbék
kolloid részecskék:
1 - a taszító energia változása a távolsággal;
2 - a vonzás energiájának változása;
3 - a kapott görbe.
Tekintsük a kapott 3. görbét az 5.3. Ábrán. Jellemző területei vannak:
A kis távolságok régiójában mély primer minimum van (potenciálkút) - az U pr szignifikánsan érvényesül.Az elsődleges minimum a részecskék közvetlen tapadásának felel meg (I).
A nagy távolságok régiójában van egy másodlagos sekély minimum (a második potenciálkút a közepes rétegen keresztül történő vonzásnak felel meg). Diagram II.
A görbe átlagos távolságainak tartományában van egy maximum, és ha az abszcissza tengelye felett helyezkedik el, akkor megjelenik a taszító erők energiagátja (DU b).
A kapott 3 görbe lehet másfajta a diszpergált rendszer stabilitásától függően (5.4. ábra).
|
|||
|
|||
Rizs. 5.4. Potenciális görbék bizonyos
diszpergált rendszer stabilitási állapotai:
1 - a rendszerben a részecskék közötti bármilyen távolságban a vonzás energiája érvényesül a taszító energiával szemben. Egy ilyen rendszerben gyors alvadás figyelhető meg aggregátumok képződésével.
2 - kellően magas potenciálgát és másodlagos minimum. A részecskék kölcsönhatásba lépnek egymással, de nincs közvetlen érintkezésük, és közepes rétegek választják el őket.
3 - nagy aggregátum -stabilitással rendelkező rendszer (nagy potenciálkorlát és másodlagos minimum hiánya, vagy mélységében kevesebb hőenergia -kТ).
Az energiagát magasságától és a potenciális kutak mélységétől függően a részecskék viselkedésének különböző változatai lehetségesek közeledéskor (5.5. Ábra). kinetikus energia- kT.
5.5. A kolloid részecskék kölcsönhatási sémái
| C állapot: Alacsony gátmagasság és sekély másodlagos minimum: DU b @DU i £ kT részecskék rövid hatótávolságú kölcsönhatásba lépnek, azaz közvetlen érintkezésben - koaguláció következik be | A állapot: Jellemző, hogy a diffúz rétegek átfedésben vannak, és a részecskék (gélek) közti közegrétegek megmaradnak. Az energiagát meglehetősen magas, a másodlagos minimum sekély: DU I ³kT A kölcsönhatásba lépő részecskék nem tudnak szétoszlani (megtartják a vonzóerőt), és nem tudnak közel kerülni (a taszító erők megakadályozzák őket). Az elektrolit hozzáadása leggyakrabban alvadáshoz vezet (h csökken). | B állapot: Nagy energiájú akadály DU b ³kT és hiánya vagy sekély másodlagos minimum DU i £ kT: A részecskék nem tudják leküzdeni az akadályt, és kölcsönhatás nélkül eltérhetnek. Egy ilyen rendszer összességében stabil. |
A diszpergált rendszer összességében stabil, magas taszítóerővel rendelkezik.
Ellenállás alatt diszpergált rendszerek megérteni tulajdonságaik és összetételük változatlanságát az idő múlásával, beleértve a fázis szóródását, a részecskék közötti kölcsönhatást. Itt a rendszerek stabilitásának kérdéseit vesszük figyelembe a diszpergált fázis részecskéinek megnövekedése vagy aggregációja, valamint a kicsapódásuk tekintetében. Az aggregátum stabilitásának kiküszöbölésére szükség van a kicsapási folyamatokban a fázisok szétválasztása és a tisztítás során Szennyvízés az ipari kibocsátások.
A P.A. besorolása szerint Az újrakötő diszpergáló rendszereket liofilokra osztják, amelyek az egyik fázis spontán diszpergálódásából származnak, és liofóbok, amelyek kényszerdiszperzió és túltelítettség útján történő kondenzáció következtében keletkeznek. A liofób rendszerek túlzott felületi energiával rendelkeznek, és a részecskék megnagyobbodásának folyamatai spontán előfordulhatnak bennük, azaz a felületi energia csökkenése a fajlagos felület csökkenése miatt fordulhat elő. Az ilyen rendszereket összességében instabilnak nevezik.
A részecskék aggregációja abból állhat, hogy az anyagot apró részecskékből nagyokba továbbítják, mivel az utóbbiak kémiai potenciálja kisebb / izotermikus desztilláció /. A nagy részecskék nőnek, és a kis részecskék fokozatosan feloldódnak / elpárolognak. A részecskék aggregálódása megtapadással / összeolvadással is történhet / részecskék - a diszpergált rendszerek legjellemzőbb módja / alvadás /.
Megkülönböztetni a diszpergált rendszerek aggregált stabilitásának termodinamikai és kinetikai tényezőit. Az alvadás mozgatórugója a túlzott felületi energia. A rendszerek stabilitását befolyásoló fő tényezők azok, amelyek csökkentik a felületi feszültséget, miközben megtartják a felület méretét. Ezeket a tényezőket termodinamikának nevezik. Csökkentik a részecskék hatékony ütközésének valószínűségét, potenciális akadályokat hoznak létre, amelyek lelassítják vagy akár kizárják az alvadási folyamatot. Minél kisebb a felületi feszültség, annál nagyobb a rendszer termodinamikai stabilitása.
A kinetikai tényezők elsősorban a közeg hidrodinamikai tulajdonságaival függnek össze: a részecskék közeledésének lelassítása, a közeg közbenső rétegeinek megsemmisítése a részecskék között. Általában a diszpergált rendszerek stabilitásának alábbi tényezőit különböztetjük meg:
1. Hidrodinamikai - a közeg viszkozitásának, valamint a fázis- és diszperziós közeg sűrűségének változása miatt csökken az alvadási sebesség;
2. Szerkezeti - mechanikai tényező egy rugalmas, mechanikusan erős film részecskéinek felszínén való jelenléte miatt, amelynek megsemmisítése energiát és időt igényel;
3. Elektrosztatikus - a részecskék felületén kettős elektrosztatikus réteg / DES / képződése miatt a határfelületi feszültség csökken. Elektromos potenciál megjelenése az interfészen lehetséges a felületi elektrolitikus disszociáció vagy az elektrolitok adszorpciója miatt;
4. Az entrópiatényező olyan rendszerekben nyilvánul meg, amelyekben a részecskék vagy azok felületi rétegei részt vesznek a hőmozgásban. Lényege abban rejlik, hogy a diszpergált fázis a rendszer térfogatában egyenletesen oszlik el;
5. Adszorpció -szolvatáció - az adszorpció és a szolvatáció miatti határfelületi feszültség csökkenésében nyilvánul meg a részecskék diszperziós közeggel való kölcsönhatása során.
V valódi rendszereket az aggregátum stabilitását egyidejűleg a termodinamikai és kinetikai tényezők kombinációja határozza meg.
A modern elképzelések szerint a rendszerek (liofób kolloidok) stabilitását a részecskék közötti molekuláris vonzás és elektrosztatikus taszítás erőinek egyensúlya határozza meg. A diszpergált rendszerek egyetemes tulajdonsága az elektromos kettős réteg (DEL) jelenléte az interfészen.
A részecskék felszíni töltése az egyik folyamat eredményeként jön létre:
- a részecskék felületi csoportjainak disszociációja;
- potenciált meghatározó ionok adszorpciója, azaz a kristályrács összetételébe tartozó vagy hozzájuk hasonló ionok;
- ionos felületaktív anyagok adszorpciója;
- izomorf szubsztitúció, például a legtöbb agyag részecskéinek töltése a tetravalens szilíciumionok Al +3 vagy Ca +2 helyettesítésével jön létre, a részecske pozitív töltéshiányával.
Az első három esetben a felületi töltés szabályozható, bizonyos határokon belül a töltés mennyisége, előjele a rendszerben lévő ionok koncentrációjának változtatásával állítható. Például a felszíni silanolcsoportok disszociációja következtében a szilícium -dioxid részecskék töltést kaphatnak:
A felületi töltés sűrűsége megegyezik az egységnyi felületen lévő elemi töltések számával. A diszpergált rendszerben lévő részecskék felületi töltését a DES diffúz és sűrű (közvetlenül az ellenionos egyrétegű része) lokalizált töltéseinek összege kompenzálja.
Azt a jelenséget, hogy a diszpergált fázis lerakódása során potenciális különbség jelenik meg, az ülepedés / ülepedés lehetőségének nevezzük. A fázisok relatív elmozdulásával, függetlenül az elmozdulást okozó okoktól, a csúszássűrűség szempontjából DES szakadás következik be. A csúszósík általában áthalad a DES diffúz rétegén, és egyes ionjai a diszperziós közegben maradnak. Ennek eredményeként a diszperziós közeg és diszpergált fázisa ellentétes töltésű. A diffúziós réteg egy részének leszakadásakor a csúszósíkon keletkező potenciált elektrokinetikus potenciálnak vagy z / zéta / potenciálnak nevezzük. A DES tulajdonságait tükröző zéta -potenciál jellemzi a fázisok és az interfázisok közötti kölcsönhatás jellegét. Az elektrokinetikus potenciál nagysága függ a fázisok mozgási sebességétől, a közeg viszkozitásától, a fázisok jellegétől és egyéb tényezőktől. A hőmérséklet csökkenése, a felülettel specifikusan kölcsönhatásba lépő elektrolitok bevezetése a rendszerbe, az elektrolitionok töltésének növekedése a zéta potenciál csökkenéséhez vezet.
A zéta potenciál nagysága az érintkező fázisok felületének jellegétől függ. Az ionos csoportokat tartalmazó polielektrolitok felületén, valamint sok szervetlen oxid felületén a zéta-potenciál magas értékeket érhet el- 100 mV vagy több. Ha ellenionok adszorbeálódnak a felületen, akkor csökken az elektrokinetikus potenciál. A közeg pH -értéke jelentős hatással van, mivel a H + és OH - ionok nagy adszorpciós képességgel rendelkeznek. A zéta potenciál előjelét és értékét széles körben használják a felületek elektromos tulajdonságainak jellemzésére, ha figyelembe vesszük a diszpergált rendszerek összesített stabilitását.
Első közelítésként általánosan elfogadott, hogy a diszpergált rendszerek stabilitását az elektrokinetikus z (zéta) potenciál értéke határozza meg. Amikor elektrolitokat vagy felületaktív anyagokat adnak a rendszerekhez, megváltozik a DES szerkezete, megváltozik a z - potenciál értéke, a felületi potenciál állandó értékével. Ez a változás (csökkenés) a legjelentősebb az ellenion töltésének növekedésével azonos elektrolitkoncentráció mellett (2.1. Ábra).
A nagy töltésű ellenionok / Al +3, Fe +3 /, a van der Waals -erők hatására létrejövő komplex szerves ionok szuperekvivalensen adszorbeálhatók, azaz a rétegben felhalmozódó töltések számát meghaladó mennyiségben. Ennek eredményeként lehetőség van az elektrokinetikus potenciál nagyságának és előjelének megváltoztatására. Ilyen jelenségekkel gyakran találkozunk, amikor polielektrolitokat és koagulánsokat vezetnek be diszpergált rendszerekbe.
A diszpergált rendszerekben, amikor az egyenlő töltésű részecskék közelednek egymáshoz, visszaverték őket, ami nem pusztán Coulomb, mivel a felületi töltést teljesen kompenzálja az ellenion töltés. A diffúz ionos atmoszférák átfedésekor taszító erők jelennek meg. Ugyanakkor a van der Waals vonzás a részecskék között hat, orientációs, indukciós és diszperziós erőkből áll. V bizonyos feltételek ezek az erők arányosak a taszító erőkkel. A diszpergált részecskék teljes kölcsönhatási energiája a vonzás és taszítás energiájának összege. A részecskék teljes energiájának értékét a köztük lévő távolságból sematikusan a 2.2.
2.1. Ábra A z - potenciál értékének függése az ellenionok koncentrációjától. A görbék az ellenion töltését mutatják
A diszpergált rendszerek stabilitása és az alvadás közvetlenül tükrözi a diszpergált fázis részecskéinek kölcsönhatását egymással vagy bármilyen makroszintű felülettel. A stabilitás elmélete a vonzóerők és a részecskék taszításának kapcsolatán alapul. A stabilitás elméletét először B.V. Deryagin és L.D. Landau, amely figyelembe veszi a szétváló nyomás elektrosztatikus komponensét (taszítás) és molekuláris összetevőjét (vonzás).
Egyszerűsített változatban a területegységre jutó két részecske közötti teljes kölcsönhatási energia egyenlő
E = E pr + E. (2.1)
2.2. A részecskék kölcsönhatási energiájának függvénye (E összesen) a köztük lévő távolságtól ( L), E összesen = E vonzás + E taszító
Ezen összetevők mindegyike kifejezhető a részecskék közötti távolság függvényében
dЕ pr = Р pr dh, (2.2)
dE = = P dh -ból, (2.3)
ahol P pr a gravitációs nyomás, azaz a támasztónyomás molekuláris összetevője; P from a taszító nyomás, ebben az esetben az ékelési nyomás elektrosztatikus összetevője.
A vonzó nyomást általában a rendszer azon hajlama okozza, hogy csökkenti a felszíni energiát; természete a van der Waals -erőkhöz kapcsolódik. A taszító nyomást tehát csak elektrosztatikus erők okozzák
dР = = d, (2.4)
ahol az EMF térfogati töltéssűrűsége, a kettős réteg elektromos potenciálja.
Ha a részecskék olyan távolságra helyezkednek el, amelyen nincs kölcsönhatás, akkor a DEL -ek nem fedik egymást, és a bennük lévő potenciál gyakorlatilag nulla. Ahogy a részecskék közelednek egymáshoz, a DEL -ek átfedik egymást; ennek eredményeként a potenciál jelentősen megnő 2 -ig, és a taszító erők növekednek.
Az alacsony potenciálok régiójában a nyomás elektrosztatikus komponense erősen függ a potenciál értékétől; a potenciál növekedésével ez a függőség kevésbé lesz észrevehető. A részecskék taszító energiája exponenciálisan nő, ha csökken a köztük lévő h távolság.
A 2.5 egyszerűsített egyenlet szerint a részecskék vonzó energiája fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.
P pr = -, (2,5)
ahol n a részecske térfogat egységére jutó atomok száma; K állandó a kölcsönhatásba lépő fázisok jellegétől függően;
A részecskék közötti vonzás energiája sokkal lassabban csökken a távolsággal, mint a molekulák (atomok) közötti vonzás energiája. Ebből következik, hogy a diszpergált rendszerek részecskéi nagyobb távolságban kölcsönhatásba lépnek, mint a molekulák.
A diszpergált rendszerek stabilitása vagy az alvadási sebesség a részecskék kölcsönhatásának teljes potenciális energiájának előjelétől és értékétől függ. A növekvő h pozitív taszító energia E exponenciálisan csökken, a negatív E pr pedig fordítottan arányos a h négyzetével. Ennek eredményeképpen kis távolságokon (h®0, E a ®const, E pr ®) és nagy távolságokban a részecskék között a vonzás energiája érvényesül, közepes távolságokban pedig az elektrosztatikus taszítás energiája.
Az elsődleges minimum I (2.2. Ábra) a részecskék közvetlen tapadásának felel meg, a másodlagos minimum pedig II - a közegrétegen keresztüli vonzásuknak. Az átlagos távolságoknak megfelelő maximum az a potenciális gát, amely megakadályozza a részecskék összetapadását. A kölcsönhatás erői akár több száz nanométeres távolságokra is kiterjedhetnek, és a maximális energiaérték meghaladhatja a 10 -2 J / m 2 értéket. A potenciális gát növekedését elősegíti a részecskék felületén lévő potenciál növekedése a kis értékek tartományában. Már 20 mV -nál felmerül egy potenciális akadály, amely biztosítja a diszpergált rendszerek összesített stabilitását.
Különböző iparágakban léteznek diszpergált rendszerek, amelyek különböző részecskéket tartalmaznak, amelyek kémiai jellegük, felületi töltésük jele és nagysága, valamint mérete szerint különböznek egymástól. Az ilyen részecskék aggregációját (koagulációt) heterokoagulációnak nevezik. Ez a részecskék kölcsönhatásának leggyakoribb esete a festés, flotáció, képződés során fenéküledékek, szennyvíziszap. A kölcsönös alvadás kifejezés többet jelent különleges eset- ellentétesen töltött részecskék aggregációja.
A kölcsönös alvadási folyamatot a gyakorlatban széles körben használják a diszpergált rendszerek összesített stabilitásának megsemmisítésére, például a szennyvízkezelés során. Így a szennyvíz bizonyos körülmények közötti alumínium- vagy vas -sókkal történő kezelése a lebegő negatív töltésű anyagok gyors koagulációját eredményezi, amelyek kölcsönhatásba lépnek a sók hidrolízise során keletkező pozitív töltésű alumínium- és vas -hidroxid -részecskékkel.
A liofil kolloidokat a diszpergált részecskék intenzív kölcsönhatása jellemzi a közeg és a rendszer termodinamikai stabilitásával. A liofil kolloidok stabilizálásában döntő szerepe van az oldószermolekulák polimolekuláris adszorpciója következtében a diszpergált fázis felszínén kialakult szolvatációs rétegeknek. A szolvatációs héj azon képességét, hogy megakadályozza a részecskék tapadását, a nyírási ellenállás jelenléte magyarázza, amely megakadályozza a közeg molekuláinak a részecskék közötti résből való összenyomódását, valamint azt, hogy nincs érzékelhető felületi feszültség a a szolvatációs réteg és a szabad fázis. A diszpergált rendszerek stabilizálását elősegíti a felületaktív anyagok bevezetése a rendszerbe. A nemionos felületaktív anyagok, amelyek hidrofób diszpergált részecskékre adszorbeálódnak, hidrofil részecskékké alakítják őket, és növelik a szolok stabilitását.
A rendszer összesített stabilitása / instabilitása a részecskék érintkezésének lehetőségétől függ; a tapadáshoz a részecskéknek meg kell közelíteniük egy bizonyos távolságot. Az aggregált stabilitás elméletében, az úgynevezett DLFO elmélet(az elmélet szerzőinek nevének első betűi: B.V. Deryagin és L.D. Landau, Oroszország, valamint E. Vervey és J.T. Overbeck, Hollandia) vonzó és taszító erők együttes fellépése a részecskék között.
Történelmi kirándulás
Borisz Vlagyimirovics Deryagin kiemelkedő tudós, aki felbecsülhetetlen mértékben hozzájárult szinte minden szakaszhoz kolloid kémia... Az agyagszuszpenziók tulajdonságait vizsgálva megállapította, hogy a szuszpenzió egyes részecskéi közötti vékony vízrétegek olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek eltérnek a térfogatban lévő víz tulajdonságaitól, beleértve az éknyomást is, ami megakadályozza a részecskék közeledését. A vonzó és taszító erők együttes figyelembevétele magyarázta a rendszer stabilitását. Ezeket a tanulmányokat kvantitatív számításokkal és a stabilitási kritérium azonosításával együtt B.V. Deryagin és Lev Davidovich Landau publikálták. tudományos cikkeket 1935-1941; külföldön jóval később értesültek ezekről a művekről.
Holland tudósok, E. Vervey és J.T. Overbek ezen a területen is végzett kutatásokat. E. Vervey 1934 -ben megvédte tézisét az elektromos kettősréteg és a liofób kolloidok stabilitásának vizsgálatáról. Később cikksorozatot tett közzé, amely az elektromos erők és London - Van der Waals erőinek hatását vizsgálja elektrolitoldatban lévő kolloid részecskék között. 1948-ban pedig Overbeckkel társszerzőként megjelent „A liobikus kolloidok stabilitásának elmélete” című monográfiája.
Az elmélet létrehozásával kapcsolatos tudományos prioritás kérdését mind a négy szerző érdemeinek elismerésével oldották meg.
A gravitációs erők - ezek az intermolekuláris kölcsönhatás erői (London - Van der Waals erői). Az egyes atomok között fellépő vonzóerők az atomdimenziók rendjének nagyon kis távolságában nyilvánulnak meg. A részecskék kölcsönhatásában a diszperziós erők additivitása miatt a részecskék közötti vonzás sokkal nagyobb távolságokban nyilvánul meg. A vonzás energiája fordítottan arányos a részecskék közötti távolság négyzetével:
Visszataszító erők a részecskék között elektrosztatikus jellegűek. A diffúz rétegek átfedéséből származó taszító elektrosztatikus energia exponenciálisan csökken a távolság növekedésével:
A fenti képletekben a vonzás és taszítás energiái A* - Gamaxra állandó; NS - a részecskék közötti távolság; e a diszperziós közeg dielektromos állandója; e ° = 8,85 K) 12 F / m - elektromos állandó; (p ^ a diffúz réteg potenciálja; A. az elektromos kettős réteg (DES) diffúz rétegének vastagsága.
A DES szerkezetéről, beleértve az adszorpciót és a diffúz rétegeket, további részleteket lásd a 4.3.
A vonzás energiájához a mínusz jelet, a taszító energiát - a plusz jelet - rendelik. A vonzás és taszítás energiáit a DLVO elmélet a részecskék közötti szétváló nyomás összetevőinek tekinti. A vonzó- és taszító energiák hatása a részecskék közötti távolságtól függően az ábrán látható. 4.2.
Rizs. 4.2.
Ábrán kapott teljes energia görbe. 4.2, három területet lehet megkülönböztetni.
Ábrázolja a. Kis távolságban a kolloid részecskék között (100 nm -ig) vonzó erők érvényesülnek, energiakút vagy közel energiaminimum jelenik meg. Ha a részecskék közel kerülnek ilyen távolsághoz, koaguláció következik be a vonzóerők hatására. A koaguláció ilyen esetekben visszafordíthatatlan.
B ábra. Közepes távolságon az elektrosztatikus taszító erők nagyobbak, mint az intermolekuláris vonzás erői, energiamaximum keletkezik - potenciális akadály, amely megakadályozza a részecskék összetapadását; a sorompó magassága a felületi töltéstől és a diffúz réteg vastagságától függ.
Ha a potenciális gát magas, a részecskék nem képesek leküzdeni azt, akkor az alvadás nem következik be. A gát leküzdésének képességét annak csökkenése határozza meg (a felületi töltés és a részecskék közötti taszító erők csökkenése, például elektrolit hatására) vagy a részecskék energiájának növekedése (melegítés).
Az elektrolitok hatását az elektromos kettősréteg szerkezetére a 4.3.3. Alfejezet tárgyalja.
Továbbá a vonzóerők hatására a részecskék közelednek egymáshoz, és koaguláció következik be. Ha a részecskék nem tudják leküzdeni az akadályt, akkor nem következik be koaguláció, és a rendszer hosszú ideig képes fenntartani az aggregátum stabilitását.
Telek. Viszonylag nagy távolságokon (kb. 1000 nm) vonzó erők is uralkodnak, amelyek a kapott görbén az ún messze minimum. A minimum minimum mélysége minden rendszer esetében egyedi. A potenciális gát jelentéktelen minimumon megakadályozza a részecskék közeledését.
Ha a minimális elég mély, akkor a részecskék, amikor közelednek, nem hagyhatják el jól a potenciált, és egyensúlyi állapotban maradhatnak egymástól megfelelő távolságban, megőrizve egyéniségüket.
A nagy potenciálú gát megléte megakadályozza a részecskék közeledését, és folyékony közbenső réteg marad közöttük. A rendszer egésze megőrzi diszperzióját, ami laza üledéket jelent - koaguláns vagy pelyhesítő. Ez az állapot megfelel a koaguláció reverzibilitásának; lehetséges a rendszer áthelyezése szol állapotba (peptizáció).
« A peptizálás az egyik módszer a diszpergált rendszerek előállítására, lásd a 2.4.
A diszpergált fázis nagy koncentrációjában strukturált rendszer - gél - képződhet.
A strukturált rendszerek sajátosságait részletesebben a 9.4. Szakasz tárgyalja.
Összefoglaló
A rendszer összesített stabilitása (véralvadási ellenállás) nagymértékben meghatározza az elektromos töltés jelenléte a felületen.
- Vetvey E. J., Overbeek J. Th. G. A liofób kolloidok stabilitásának elmélete. N. Y .: Elsevier, 1948.
Tehát az elektrokinetikus jelenségek előfordulása az elektromos kettősréteg diffúz szerkezetének köszönhető. A fázisok töltéseinek különbsége az ellenionok mozgásához vezet a folyékony fázissal együtt (elektrooszmózis), és diszpergált rendszer esetén - a diszpergált fázis részecskéinek mozgásához (elektroforézis). Ebben az esetben a ható elektromos erő (egyenlő a töltés és a potenciális gradiens szorzatával) annál nagyobb lesz, minél több a diffúz réteg töltése a mozgó folyadékban. Így minél nagyobb a diffúz réteg mobil töltése és az arányos elektrokinetikai potenciál, annál fejlettebb elektrokinetikai jelenségeknek kell lenniük. Ebből következik, hogy az elektrokinetikai potenciál szolgálhat az elektrokinetikai jelenségek intenzitásának mérésére, és egyben az elektromos kettős réteg diffúziós részének diffúziójának mértékére is. Ezért használható, ha figyelembe vesszük a diffúz réteg létezéséhez kapcsolódó rendszer tulajdonságait, különösen a hidrofób szolok stabilitását.
19 A diszpergált rendszerek stabilitása
N. P. Peskov (1920) javaslata szerint a diszpergált rendszerek stabilitása két típusra oszlik: diszpergált fázis csapadékállóságával szemben (ülepedési stabilitás)és ellenáll a részecskék aggregációjának - aggregált stabilitás... Ami az aggregációt illeti, a diszpergált (heterogén) rendszerek termodinamikai és kinetikai szempontból stabilak lehetnek. Termodinamikailag stabil diszpergált rendszerek jönnek létre az egyik fázis spontán diszperziója következtében. A PA Rebinder besorolása szerint a termodinamikailag stabil rendszereket (spontán diszperzió útján) liofilnak nevezik. A termodinamikailag instabil diszperziós rendszereket liofób rendszereknek nevezik; eltérő kinetikai ellenállásuk van a részecskék aggregációjával szemben. A kinetikailag stabil diszpergált rendszereket nem lehet spontán diszperzióval előállítani; bizonyos ideig, néha nagyon hosszú ideig stabilak.
B.D. A Summ a kolloid rendszerek 4 instabilitásának típusát javasolja megkülönböztetni:
1) Termodinamikai (aggregált) instabilitás a diszpergált részecskék méretének fokozatos növekedésében vagy aggregátumok képződésében nyilvánul meg.
Az aggregáltan instabil diszperziós rendszer fejlődését mennyiségileg a részecskeméret és időbeli méreteloszlásuk, valamint a részecske -koncentráció időfüggése jellemzi.
A diszpergált rendszer felületi energiájának csökkentésére két különböző eljárás lehetséges:
A diszpergált részecskék durvasága, méretük növekedéséhez vezet (ζ = const). Ezt a folyamatot összeolvadásnak (fúziónak) nevezik. Jellemző a folyékony vagy gáz halmazállapotú részecskéket tartalmazó rendszerekre.
A fajlagos felületi energia csökkenése (ζ = const). A részecskék megnagyobbodása kétféleképpen történhet. Egyikük hívott izotermikus desztilláció, az anyag kis részecskékből nagyokba történő átvitelét jelenti, mivel az utóbbiak kémiai potenciálja kisebb (Kelvin -hatás). Ennek eredményeként a kis részecskék fokozatosan feloldódnak (elpárolognak), és a nagyok nőnek. A második módszer, a legjellemzőbb és leggyakoribb a diszpergált rendszereknél, az alvadás, amely a diszpergált fázis részecskéinek összeragasztásából (összeolvadásából) áll. Általános értelemben a koaguláció alatt a diszpergált rendszer aggregált stabilitásának elvesztését értjük. Az alvadási folyamat magában foglalja a diszpergált fázisú részecskék és a makroszintű felületek ragasztó kölcsönhatását is. Sok diszpergált részecske aggregátumainak képződéséből áll, amelyeket vékony diszperziós közegrétegek választanak el.
Stabil szabadon diszpergált rendszer, amelyben a diszpergált fázis egyenletesen oszlik el a teljes térfogatban, az oldatból történő kondenzáció eredményeként alakulhat ki. Az aggregátum stabilitásának elvesztése alvadáshoz vezet, amelynek első szakasza a diszpergált fázis részecskéinek közelebb hozása és kölcsönös rögzítés egymástól rövid távolságra. A közeg közbenső rétegei a részecskék között maradnak. Ennek eredményeként vagy pelyhek képződnek (a flokkuláció több részecske aggregátumának képződése, amelyeket közepes rétegek választanak el), vagy alvadási struktúrák, amelyeket a részecskék egymáshoz viszonyított mobilitása jellemez viszonylag kis terhelések hatására (az érintkezési pontok el vannak választva) közepes rétegekkel). A stabil szabadon diszpergált rendszer üledékből vagy gélből (strukturált diszpergált rendszer) történő fordított folyamatát peptizációnak nevezzük. A mélyebb alvadási folyamat a közegrétegek megsemmisítéséhez és a részecskék közvetlen érintkezéséhez vezet. Ennek eredményeként vagy szilárd részecskék merev aggregátumai keletkeznek, vagy folyékony vagy gáz halmazállapotú diszpergált fázisú rendszerekben teljesen összeolvadnak (összeolvadás). Koncentrált rendszerekben merev ömlesztett kondenzációs szerkezetek képződnek szilárd anyagok, amely ismét csak diszperzióval (kényszerített) alakítható át szabadon diszpergált rendszerré.
2) Az ülepedés instabilitása. Ezt a diszpergált fázis (ρ d) és a diszperziós közeg (ρ o) sűrűségének különbsége okozza. Ez a különbség a nagyobb részecskék (ha ρ d> ρ o) vagy lebegésük fokozatos ülepedéséhez (ülepedéséhez) vezet
(ha ρ d< ρ o ).
A diszpergált részecskék mérete ellenkezőleg befolyásolja az aggregátumot és az ülepedési stabilitást. Minél nagyobb a diszperzió mértéke (annál kisebb a részecskeméret), annál kifejezettebb az aggregációs instabilitásuk, de az ülepedéssel szembeni ellenállásuk növekszik.
3) Fázis instabilitás. Ez a részecskék szerkezetének megváltozására utal, miközben megőrzi méretüket. Például a fémek, oxidok és hidroxidok kolloid oldatainak szintézisében a diszpergált részecskék általában amorfok, és idővel energetikailag kedvező kristályosodási folyamat léphet fel a részecskék belsejében.
4) Felületi instabilitás. Ennek okai különbözőek. Például a nagy molekulatömegű felületaktív anyagok (fehérjék) lassan diffundálnak a diszperziós közeg térfogatából a részecskék felületére, és idővel adszorpciós réteget képeznek. Egy másik lehetséges mechanizmus a diszpergált részecskék anyagának diszperziós közegben való feloldása. Számos folyamatot határoz meg:
A változás kémiai összetétel oldat a részecskék felszíne közelében és a DES szerkezetének megváltozása;
Változás a szilárd felület mikroreliefjében, és ennek következtében a nedvesedési érintkezési szögek megváltozása.
A szétszórt rendszerek instabilitásának okainak és formáinak elemzése a következő alapvető következtetésre vezet: az egyensúly nem okozza a diszpergált rendszerek fejlődését.
Így a diszpergált rendszerek jellemzői idővel jelentősen változhatnak.
A diszpergált rendszerek stabilitási elméletének fő problémája az, hogy meghatározza az egyes diszpergált részecskék nagyobb aggregátumokká való egyesítésének konkrét okait és mechanizmusát, és felderíti azokat a tényezőket, amelyek megakadályozzák azok aggregációját.
A hidrofób szolák stabilitásának elméletét részletesen B. Deryagin és L. Landau, valamint önállóan E. Vervey és T. Overbeck dolgozta ki (DLVO elmélet). Ezen elmélet szerint két erő hat a diszpergált részecskékre - a taszító erő (f e) az elektrosztatikus és termodinamikai összetevők miatt (éknyomás) és a vonzóerő (f d |) (Van der Waals -erők). Ezen erők arányától függően a kolloid oldat viselkedésének két változata lehetséges:
1) Ha a vonzóerő érvényesül (| f d |> | f e |), akkor a diszpergált részecskék közelednek egymáshoz, érintkezés jön létre közöttük, és nagyobb aggregátummá egyesülnek (kolloid
"dimer"). Így ebben az esetben a véralvadási folyamat elemi művelete történhet.
2) Ha elektrosztatikus taszítás uralkodik (| f d |<|f e |), то частицы могут не вступать в непосредственное соприкосновение, и коагуляция золя не происходит.
Így a diszpergált részecskék elektrosztatikus (Coulomb) taszítását tekintik a DLVO elméletben a diszpergált rendszer termodinamikai stabilitásának fő tényezőjének.
A véralvadási feltételek kiszámításához további koncepciókat vezetnek be:
1) A részecskék prizmás alakúak, és sík-párhuzamos szélességrés választja el őket h (lásd 11. ábra).
2) A részecskék csak a résre merőleges irányban mozognak. A Brown -mozgás kizárt.
A feltételek kiszámításához nem a vonzóerőket hasonlítják össze, hanem a megfelelő kölcsönhatási energiákat (U d, U e).
A 12 * |
|||
12 óra 2 |
|||
ahol A 1 *, 2 komplex Hamaker -állandó; a "-" jel kölcsönös vonzalmat jelez.
Az elektrosztatikus kölcsönhatás energiája (U e) az ellenionok diffúz rétegeinek átfedése miatt jön létre egy vékony elektrolitoldat -rétegben a részecskék közötti résben.
A fólia vastagságától függő U e további nyomást eredményez a filmben - éknyomás (Π)... Π a vékony folyadékfilm termodinamikai paramétere a részecskék közötti térben:
dW f, (19,2) dh
ahol W f az a munka, amely a vékonyréteg felületének egységnyi felületen történő állandó hőmérsékleten történő növeléséhez szükséges.
Szé 2 W f, (19.3)
ahol W f a film kiegészítő energiája, amelyet az ABB'A 'és a CDD'C' felületi rétegek közelebb hozására kell fordítani.
11. ábra - Az ékítési nyomás előfordulása lapos, vékony habfóliában, átfedő felületi rétegekkel (h< 2δ)
Fizikailag a W f értékét tekinthetjük egy vékony film felületi feszültségének energiadefiníciójának.
A physical mennyiség fizikai jelentése a túlnyomás egy vékony filmben, összehasonlítva a nagy térfogatú folyadék hidrosztatikus nyomásával.
(h) p f o, (19.4)
ahol p f a nyomás a vékony filmben.
A pozitív éknyomás megakadályozza a film elvékonyodását! A Π megjelenése más jellegű felszíni erőkkel függ össze
(elektromos, mágneses, molekuláris). A kolloid kémia szempontjából az előbbi és az utóbbi különösen fontos.
1 μm folyadékréteg -vastagság esetén Π lehet |
400 Pa és 0,04 μm - |
|||||||
1,88 ∙ 104 Pa. |
||||||||
64 Együtt RT |
||||||||
æh) |
||||||||
ahol 1 / æ = δ az ionos légkör vastagsága.
Nem kell megjegyezni a képleteket! A legfontosabb az, hogy megértsük, hogy U e és U d különböző jelekkel rendelkeznek, és eltérően függenek a h elválasztó film vastagságától:
12. ábra - Vékony elektrolitfilm energia (U) változása vastagságától függően (h)
Amint az ábrából látható, U e az exponenciális törvény szerint változik (e - æh -vel arányos), U d - a hatalmi törvény szerint (1 / h 2 arányos). Ezért kis távolságokon a vonzás érvényesül (h → 0 U d → ∞). Nagy távolságokon a vonzás is túlsúlyban van, mivel a teljesítményfüggvény lassabban csökken, mint az exponenciális. Közepes távolságokon helyi (távoli) maximum lehetséges. Ez egy energia (potenciális) gátnak felel meg, amely megakadályozza a részecskék összetapadását és alvadását.
Az egyenlet és a grafikon elemzése lehetővé teszi számunkra, hogy megkülönböztessünk egy diszpergált rendszer viselkedésének három esetét, az UM energiagát magasságának arányától, az UN potenciális kút mélységétől nagy távolságokon és kis távolságoktól függően. termikus rezgések k B T.
13. ábra - Vékony elektrolit fólia energiájának (U) változása a távolságtól függően
A 13. ábra 1. görbéje egy diszpergált rendszer ilyen állapotának felel meg, amikor a részecskék közötti bármilyen távolságban a vonzás energiája érvényesül a taszító energiával szemben. A részecskék termikus mozgása sem változtat ezen az arányon. A diszpergált rendszer ezen állapotában gyors alvadás figyelhető meg aggregátumok képződésével; folyékony és gáz halmazállapotú diszpergált fázisú rendszerekben az egyesülés következik be. A 2. görbe egy megfelelően magas és másodlagos potenciális gát jelenlétét jelzi
