Учебное пособие по коллоидной химии Казань 2015 1
Download 1.57 Mb. Pdf ko'rish
|
uch.pos.- 3-disp.sist
|
ds
G и 0 dr G . (2) Это означает, что при постоянном межфазном натяжении σ энергия Гиббса G дисперсной системы не должна увеличиваться с ростом межфаз- ной поверхности s или с уменьшением размеров частиц r. Поскольку обра- зование высокодисперсных систем всегда связано с увеличением межфаз- ной поверхности, то условие устойчивости может соблюдаться только в том случае, если рост поверхностной энергии будет компенсироваться увеличением энтропии S. Процесс образования таких систем можно пред- ставить термодинамическим неравенством: ΔG = ΔH – TΔS < 0 . (3) Откуда следует, что: ΔH < TΔS, где изменение энтальпии ΔH харак- теризует межфазное взаимодействие. Поскольку образующаяся система должна оставаться гетерогенной, то межфазное натяжение и, следователь- но, ΔH не могут уменьшиться до нуля, иначе получится истинный раствор. Поэтому остаточная поверхностная энергия в такой системе должна ком- пенсироваться энтропийной составляющей ΔS, что означает обязательное наличие теплового (броуновского) движения. Таким образом, из высоко- дисперсных систем термодинамически устойчивыми могут быть только коллоидные растворы или золи. При этом лиофильные золи способны воз- никать самопроизвольно. Такое явление получило название самопроиз- вольного диспергирования. Лиофобные золи самопроизвольно не образу- ются. Устойчивые лиофобные золи могут быть получены только в присут- ствии специальных добавок – стабилизаторов, снижающих поверхностную энергию за счет адсорбции на поверхности формирующихся дисперсных частиц. Поясним, поскольку поверхностная энергия равна произведению поверхностного натяжения σ на площадь поверхности s, то при растущей поверхности раздела она может уменьшаться (σs min) только за счет снижения поверхностного натяжения. Это достигается действием стабили- затора, позволяющего снизить поверхностное натяжение σ и одновремен- но ΔH. В этом случае высокодисперсное состояние лиофобной системы способно стабилизироваться также, как и у лиофильных золей, за счет пре- вышения энтропии над энтальпией. Таким образом, образование коллоидных систем возможно двумя противоположными способами: диспергированием и конденсацией; при этом должна быть учтена и решена проблема их устойчивости. |
