Устойчивость и стабилизация коллоидных систем

Почему коллоидные системы вообще разрушаются и что удерживает их от разрушения. Количественная теория электростатической стабилизации — теория ДЛФО, а процесс разрушения — коагуляция.

Истинные растворы и коллоидные системы

Термодинамическая неустойчивость лиофобных коллоидных систем связана с избыточной поверхностной энергией

где $\sigma$ — избыточная поверхностная энергия на единицу поверхности (поверхностное натяжение), $S$ — площадь поверхности раздела фаз. Самопроизвольное уменьшение $S$ — слипание частиц — снижает энергию системы.

Различают два вида устойчивости:

• кинетическая (седиментационная) — сохранение равномерного распределения частиц по высоте;
• агрегативная — сохранение размера частиц (частицы не слипаются).

Факторы стабилизации

1. Структурно-механический барьер

Механический фактор стабилизации ввел П. А. Ребиндер. Молекулы ПАВ или полимеров адсорбируются на поверхности частиц (пузырьков пены, капель) и создают барьер на границе раздела. Адсорбционный слой ПАВ обладает особыми механическими свойствами: повышенной вязкостью, упругостью, прочностью, сопротивлением сдвигу — и мешает частицам сблизиться.

2. Термодинамический (адсорбционный) фактор

Есть вещества — мыла, белки, желатин (средства коллоидной защиты), — которые резко понижают поверхностное натяжение. При этом уменьшается избыточная поверхностная энергия:

и движущая сила агрегации ослабевает.

3. Электрический фактор

Частицы окружены двойным электрическим слоем. Одинаково заряженные частицы отталкиваются, и для слипания им нужно преодолеть электростатический барьер. Наличие ДЭС — фактор стабилизации коллоидных систем.