Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
притяжение конкурирует с отталкиванием заряженных поверхностей частиц (в условиях экранирования зарядов ионами Р.). В случае гидрофильных частиц (т. и. гидрофильные коллонды), к к-рым относятся глинистые минералы, а также практически все водорастворимые вещества биол. происхождения, существ, роль играют т. и. гидратац. силы, обязанные искажению структуры растворителя вблизи поверхностей частиц (иа расстоянии 1—3 нм).
С течением времеии частицы, совершающие в коллоидном Р. броуновское движение, слипаются — коагулируют. Скорость этого процесса сильно зависит от величины потеиц. барьера иа кривой потенц. энергии взаимодействии частиц в Р. (рис. 19), отделиющего
Рис, 19. Потенциальная энергия двух коллоидных частиц, находящихся на расстоянии R друг от друга: J — малая концентрация ионов; г — концентрация ионов, соответствующая порогу коагуляции; 3 — большая концентрация ионов.
состояние слишпихси частиц от состоянии системы до коагуляции. Высота потеиц. барьера уменьшается с ростом концентрации иоиов Р. и обращаетси в нуль при иек-рой их критич. концентрации, зависящей от темп-ры, электрич. свойств поверхностей коллоидных частиц и зарядов иоиов (кривая 2). При концентрациях иопов, больших критической, имеет место т. и. быстрая коагуляция, при меиьших — медленная коагуляция с флуктуац. преодолением потеиц. барьера.
При коагуляции могут возникать как упорядоченные, так и неупорядоченные агрегаты. К первым относятся, напр., тактоиды, образующиеся в Р., содержащих кап-сиды вируса табачной мозаики, и по существу представляющие собой нематические фазы лиотропных жидких кристаллов. Упорядоченные кубические кристаллы возникают в Р., содержащих полимерные частицы (иапр., шарики латекса диаметром 100—1000 им). К неупорядоченным агрегатам относятся т. и. гели, к-рые образуются в коллоидных Р. разл. состава и представляют собой упругие твёрдые тела, имеющие трёхмерный кар-
кас из слипшихся коллоидных частиц ^,цилиндров, пластинок и т. п. Пустоты в каркасе заполЩфны растворителем. Полимерные гели образованы макрййолекула-ми, скреплёнными между собой к.-л. хим. г?Ьевтами (напр., резина, набухшая в бензине’, представляет собой Р. иитёй каучука, «сшитых» в иек-рых точййх серными мостиками). Содержание растворителя в геле может увеличиватьси (набухание) или уменьшаться (осушение) при изменении темп-ры или (и) ионной силы Р. Как правило, набухание гелей ограничено, а избыток жидкости отслаивается в отд. фазу.
Модуль упругости геля зависит от концентрации «сшй-вок» между отд. частицами (рис. 20), причём конечный
К , эрг/см*
Рис. 20, Зависимость модуля упругости К геля от концентрации «сши- ю3 вок» между полимерными модулями [по оси абсцисс — параметр надкри-тичности (р/рс — I), где р — концентрация «сшивок», рс — её критич. значение].
O1I
I PlPc-1
d, HM
Рис. 21, Зависимость расстояния d между параллельными алю-мосюшкатными пластинками монтмориллонита от концентрации NaGI.
0.1 0,2 I 2
cNaCl. «ОЛЬ/Я
модуль сдвига появляется при иек-рой критич. концентрации «сшивок». Процесс образования геля из жидкого коллоида наз. фазовым переходом золь — гель.
Коллоидные Р. глинистых минералов, подобных монтмориллониту, обладают свойством тиксотропии, а именно: при механич. размешивания Р. представляет собой жидность, а в состоянии покоя — гель. Трёхмерный каркас моитмориллоиитовых гелей образован кристаллич. алюмосшшкатиыми пластинками (диаметром в иеск. соте и им, толщиной ок. 1 им), несущими заряды — отрицательные иа поверхностях и положительные иа торцах. В геле соседние пластинки могут быть ориентированы как параллельно друг другу (т. и. плотные контакты; в этоад случае расстояние между ними определяется балансом электростатических, ваи-дер-ва-альсовых и гидратациоииых сил; рис. 21), так и пер-
пендикулярно друг другу. В зависимости от содержания воды и разл. солей (глинистые минералы обладают свойством избират. связывания ионов на раствора, напр, иоиов К+, Cs+, Са++, Sr++ и др.) относит, доля контактов двух типов изменяется, а с ней изменяются и реологпч. свойства гелей.
Особенность ми. коллоидных Р.— наличие значит, времён релаксации неравновесных состояний: даже в сравнительно разбавленных суспензиях релаксац. процессы могут длиться неделями и месяцами.
Лит..- Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, ч. і, 3 изд., М., 1976; Курс физической химии,
2 изд., т. 1, М., 1969; Сивухин Д. В., Общий курс физики,
2 изд., т. 2 — Термодинамика и молекулярная физика, М., 1979; В е д е н о в А. А., Л е в ч е н к о Е. Б., Надмолекулярные жидкокристаллические структуры в растворах амфифильных молекул, «УфН», 1983, т. 141, с. 3; Ведено в А. А., Физика растворов, М., 1984; Микроэмульсии. Структура и динамика, под ред. С. Е. Фриберга, П. Ботореля, Цеп. с англ., М., 1990. А. А. Веде нов, Е. Б. Левченко.
РАСТР (от лат. rastrum — грабли) — решётка, обычно служащая для пространственного структурного преобразования проходящего через неё или отражённого ею направленного пучка лучей. Решётчатые структуры, взаимодействующие ие со световыми, а с др. рода излуче-
