П(h) = Kσ, (16.2)
Мұндағы К = 2/R0 – газ көпіршігі мен сұйық фаза арасындағы бөліну бетінің қисықтығы; σ – беттік керілу.
Яғни тепе-теңдікті жағдайда ажыратушы қысым көпіршіктегі капиллярлық қысымға тең болады. Көпіршіктің өлшемін (радиусын) өзгерту арқылы П(h) шамасын өзгертуге болады.
3. Екі газды фазалар арасындағы сұйық пленкалар (56-сурет). Мұндай жағдайда пленканы шектейтін екі бет те тегіс болады. Газдың Р1 сыртқы қысымының әсерінен 2 мен 3 шыны қабырғалардың арасындағы саңылаудан ығысып шығады. Нәтижесінде 5 сақиналы мениск қоршаған 4 жазық доғал пленка түзіледі. Пленка көлемдік фазаның бөлігі болып табылады, сондықтан ажыратушы қысым анықтама бойынша Р1-Р0 айырымымен өрнектеледі.
Дерягин мектебі дамытқан тұрақтылық теориясы бойынша, ажыратушы қысым төрт қосындыдан тұрады:
Электрстатикалық қосынды қос электрлік қабаттардың өзара айқасуына байланысты. Ол аттас зарядталған бөлшектер жақындағанда оң үлес қосады.
Ван-дер-ваальс тартылу күштеріне байланысты молекулалық қосынды ажыратушы қысымға теріс үлес қосады. Кейбір жағдайда бөлшектердің (әсіресе, әртүрлі зарядталған) әрекеттесу нәтижесінде таңбасын өзгерту мүмкін.
Молекулалық (адсорбциялық) қабаттар айқасқанда пайда болатын ажыратушы қысымның адсорбциялық құрамшысы. Мұндай қабаттардағы концентрацияның артуы пленкаға қарай бағытталған осмостық ағыстың пайда болуына әкеледі. Адсорбциялық қабаттар айқасқанда, энтропияның төмендеуінен жүйенің бос энегиясы артады, яғни бөлшектер тебіседі.
Құрылымды құрамшысы еріткіштің ерекше құрылымды шекаралық қабаттарына байланысты. Бұл құрамшысы лиофилденген жүйелерде пайда болып, белгісі оң. Бірақ кейбір жағдайда (мысалы гидрофобты әрекеттесулер үшін) бұл қосынды теріс үлес қосуы мүмкін.
Соңғы үш топты молекулалық күштердің әсеріне жатқызуға болады. Молекулалық күштердің ішіндегі дисперсиялық әрекеттесулер негізгі роль атқарады.
Дисперсиялық әрекеттесулердің энергиясы (Ud, Дж/м2) Гамакер теңдеуімен анықталады:
, (16.3)
мұндағы А11 – Гамакер константасы, Дж; Гамакер константасы әрекеттесетін фазалардың көлем бірлігіндегі молекулалар санына n, молекулалардың полярлануымен α ионизация энергиясына hν0 (h – Планк тұрақтысы; ν0 – зарядтар тербелісінің сипаттамалық жиілігі) тәуелді:
. (16.4)
Қатты табақшалар сұйықтықта болатын жағдай күрделі депсаналады. Онда молекулааралық әрекеттесулерді сипаттау үшін Гамакердің күрделі константасын қолданады:
, (16.5)
мұндағы А1, А2 – қатты және сұйық фазалар үшін Гамакер константалары.
Беттік керілуге негізгі үлесті дисперсиялық әрекеттесулер қосатын заттар үшін Гамакер константасы келесі теңдеулерден анықталады:
, (16.6)
, (16.7)
мұндағы r11 – молекулалардың арасындағы қашықтық.
Ажыратушы қысымның электрстатикалық құрамшысы. Дисперстік бөлшектер жақындағанда қарсы иондардың диффузиялық таралу нәтижесінде электрстатикалық тебісу пайда болады. Сондықтан коллоидтық ерітінділердің тұрақтылығында негізгі қызметті ҚЭҚ атақарады. Дисперсті жүйелердің сандық тұрақтылық теориясының дамуында дисперстік бөлшектерді бөлетін электролит қабыршығының қалыңдығы мен осы қабыршықтағы ҚЭҚ қасиеттерін байланыстыру керек.
Осыған байланысты келесі жағдайды қарастырайық (57-сурет). Екі бөлшек бір-біріне жақындап, қалыңдығы h < 2δ болатын жазық параллель қабыршық түзеді. Электролиттің сұйытылған ерітінділерінде δ қалыңдығы 0,1-1мкм құрайды, яғни оны дисперстік бөлшектердің d өлшемдерімен салыстыруға болады. h < 2δ шартында әр бөлшекті қоршайтын қарсы иондардың қабаттары бір-бірімен айқасады. Сондықтан мұндай қабыршықтағы электролиттің концентрациясы жалғыз бөлшектің қабатына қарағанда өзгеше болады. нәтижесінде диффузиялық қабаттың екі сипаттамасы да өзгереді: φ потенциалының және ρV заряд тығыздығының х қашақтығына тәуелділігі.
Бөлшектердің электрстатикалық тебісуін есептеу үшін потенциал φ мен тығыздықтың ρ қабыршық ортасындағы, яғни болғандағы, мәндері қажет. Бұл шамаларды есептеу үшін суперпозиция принципін қолданады. Осы принцип бойынша, қабыршық ортасындағы φ(h/2) потенциал φ1(h/2) потенциалдар қосындысына тең болады (мұндағы φ1 – жеке бөлшектің ҚЭҚ потенциалы). Электрлік заряд тығыздығын ρV(h/2) да дәл осылай анықтайды:
; . (16.8)
Жұқа қабыршықтағы қос электрлік қабат құрылымының негізгі айырмашылығы φ потенциалы нольге дейін азаймайды.
көбейтіндісі электрстатика заңдары бойынша, дисперстік бөлшектердің арасындағы қабыршық ортасындағы (Ue, Дж/м3) электрстатикалық тебілу энергиясының тығыздығын анықтайды. Яғни Ue тығыздығының нәтижесінде қабыршықта ажыратушы қысым пайда болады. Бірақ ажыратушы қысымның молекулалық құрамшысына қарағанда, электрстатикалық құрамшысы оң болады Πе > 0. Физикалық мәні бойынша, электрстатикалық құрамшы дисперстік бөлшектердің жақындауына кедергі жасайды. Ажыратушы қысымның термодинамикалық анықтамасы бойынша,
, (16.9)
мұндағы Ue – қабыршықтағы беттік энергияның артық мөлшерінің электрстатикалық құрамшысы.
Осыдан Ue энергиясының қабыршық қалыңдығымен байланысы шығады:
. (16.10)
Мұндағы - Дебай параметрі
Ажыратушы қысымның электрстатикалық құрамшысы туралы түсінік коллоидтық жүйелердің тұрақтылық теориясының негізгі қағидаларына жатады.
Достарыңызбен бөлісу: |
