Per quanto riguarda la tecnologia di molte forme di dosaggio.

Formulazione della regola:

Spiegazione delle regole

Le particelle della sostanza medicinale hanno delle fessure (lacune di Griffith) in cui penetra il liquido. Il liquido esercita sulla particella una pressione disgiunta, che supera le forze di contrazione, che contribuisce alla macinazione. Se la sostanza da macinare si gonfia, viene macinata completamente in forma secca e solo allora viene aggiunto il liquido. Dopo aver macinato la sostanza medicinale, si usa l'agitazione per frazionare le particelle. La risospensione consiste nel fatto che quando un solido viene miscelato con un liquido, 10-20 volte la sua massa in volume, piccole particelle sono in sospensione e quelle grandi si depositano sul fondo. Questo effetto è spiegato da diverse velocità di sedimentazione di particelle di diverse dimensioni (legge di Stokes). La sospensione delle particelle più frantumate viene drenata e il sedimento viene nuovamente frantumato e agitato con una nuova porzione di liquido fino a quando l'intero sedimento non passa in una sospensione fine.

Applicazione nella tecnologia

Bismuthi subnitratis ana 3.0

Acqua distillata 200 ml

MDS Pulisci la pelle del viso

Valore della ricetta: 200 ml di acqua purificata vengono misurati in un supporto. 3 g di amido e 3 g di nitrato di bismuto basico vengono frantumati in un mortaio con 3 ml di acqua (secondo la regola di Deryagin), quindi si aggiungono 60-90 ml di acqua, si agita la miscela e si lascia per alcuni minuti. Scolare con cautela la sospensione fine dal sedimento nel flaconcino. Il sedimento umido viene inoltre triturato con un pestello, mescolato con una nuova porzione di acqua e drenato. La macinazione e l'agitazione vengono ripetute fino a quando tutte le particelle grandi non diventano una sospensione fine.

Scrivi una recensione sull'articolo "Regola di Deryagin"

Appunti

Un estratto che caratterizza la regola di Deryagin

Lo condusse in un soggiorno buio e Pierre fu contento che nessuno vedesse la sua faccia. Anna Mikhaylovna lo lasciò e, quando tornò, gli mise una mano sotto la testa e dormì profondamente.
La mattina dopo Anna Mikhailovna disse a Pierre:
- Oui, mon cher, c "est une grande perte pour nous tous. Je ne parle pas de vous. Mais Dieu vous soutndra, vous etes jeune et vous voila a la tete d" une immensa fortuna, je l "espere. Le testament n "a pas ete encore ouvert. Je vous connais assez pour savoir que cela ne vous tourienera pas la tete, mais cela vous impone des devoirs, et il faut etre homme. [Sì, amico mio, questa è una grande perdita per tutti noi, per non parlare di te. Ma Dio ti sosterrà, sei giovane e ora sei, spero, il proprietario di una grande ricchezza. Il testamento non è stato ancora aperto. Ti conosco abbastanza bene e sono sicuro che non ti farà girare la testa; ma ti impone degli obblighi; e devi essere un uomo.]
Pierre rimase in silenzio.
- Peut etre plus tard je vous dirai, mon cher, que si je n "avais pas ete la, Dieu sait ce qui serait arrive. Vous savez, mon oncle avant hier encore me promettait de ne pas oublier Boris. Mais il n" a pas eu le temps. J "espere, mon cher ami, que vous remplirez le desir de votre pere. [Dopo, posso dirti che se non ci fossi stato, Dio sa cosa sarebbe successo. Sai che lo zio del terzo giorno mi ha promesso di non dimenticare Boris, ma non ho avuto tempo. Spero, amico mio, che esaudirai il desiderio di tuo padre.]
Pierre, non capendo nulla e in silenzio, arrossendo timidamente, guardò la principessa Anna Mikhailovna. Dopo aver parlato con Pierre, Anna Mikhailovna andò dai Rostov e andò a letto. Svegliandosi la mattina, raccontò ai Rostov ea tutti coloro che conosceva i dettagli della morte del conte Bezuchy. Disse che il conte morì nel modo in cui lei avrebbe voluto morire, che la sua fine non fu solo commovente, ma anche istruttiva; l'ultimo incontro tra padre e figlio è stato così toccante che non riusciva a ricordarlo senza lacrime, e che non sapeva chi si fosse comportato meglio in questi momenti terribili: se il padre, che negli ultimi minuti ricordava tutto e tutti così e tali disse parole commoventi al figlio, oa Pierre, al quale era un peccato guardare come fu ucciso e come, nonostante ciò, cercasse di nascondere la sua tristezza per non turbare il padre morente. "C" est penible, mais cela fait du bien; ca eleve l "ame de voir des hommes, comme le vieux comte et son digne fils", [È difficile, ma salva; l'anima si alza quando si vedono persone come il vecchio conte e il suo degno figlio], ha detto. Ha anche parlato delle azioni della principessa e del principe Vasily, non approvandole, ma sotto grande segreto e sussurrando.

L'atto elementare della coagulazione si verifica come risultato della "quasi interazione" delle particelle. Le precipitazioni sono dense e irreversibili, poiché l'energia di attrazione è molto maggiore dell'energia di repulsione. Qui c'è un contatto diretto tra le particelle, a distanze corrispondenti al primo minimo, si formano strutture di condensazione-cristallizzazione o dispersioni grossolane. 2. Se l'altezza della barriera è grande e la profondità del secondo minimo è piccola, le particelle non possono superare la barriera e divergere senza interazione. Questo è un caso di "sistema aggregativamente stabile". Questa stabilità può essere rotta in due modi. a) Un aumento dell'energia cinetica delle particelle porta ad un aumento del numero di collisioni. Se l'energia delle particelle veloci supera la barriera potenziale, le particelle possono aderire insieme. Pertanto, un aumento della temperatura può portare alla coagulazione del sistema. b) La barriera di potenziale può essere ridotta aggiungendo elettroliti al sistema. In questo caso, il DEL viene compresso a causa della compressione della parte diffusa, per cui le particelle si avvicinano l'una all'altra a distanze minori, dove aumentano le forze di attrazione. Fig.4.3 Schema dell'effetto elettrolitico sulla coagulazione: h2< h1 3. Если глубина второго минимума достаточно велика то, незави- симо от высоты барьера, происходит так называемое «дальнее взаимо- действие» двух частиц, отвечающее второму минимуму. Вторичный минимум на участке ВС отвечает притяжению частиц через прослойку среды. Возникает взаимодействие на дальних расстоя- ниях, осадки получаются рыхлыми и обратимыми, так как минимум не глубокий. Второму минимуму соответствует явление флокуляции или образо- вание коагуляционных структур. Интерес к этим системам в последнее время велик: фиксация час- тиц во втором минимуме при достаточной концентрации дисперсной фазы может привести к превращении. Золя в полностью структуриро- ванную систему. Реальные твердые тела, составляющие основу материальной куль- туры человечества (строительные материалы, деревянные изделия, оде- жда, бумага, полимеры) – в подавляющем большинстве являются струк- турированными дисперсными системами. Вывод: Рассмотренный классический вариант теории Дерягина-Ландау да- ет хорошее согласие с экспериментальными данными. Но может быть самым главным ее достижением является обоснование правила Шульце- Гарди, которое справедливо считается краеугольным камнем для про- верки теорий устойчивости. const g = 6 – «закон шестой степени» Дерягина, устанавливающий Z зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулятора. 4.7 Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита. Медленная и быстрая коагуляция Медленная коагуляция – это когда электролита введено в таком количестве, что небольшой барьер отталкивания сохраняется (DU), здесь не все сталкивающие частицы коагулируют. Скорость ее зависит от концентрации электролита. Быстрая коагуляция – имеет место при полном исчезновении энергетического барьера, здесь каждое столкновение частиц приводит к коагуляции. Скорость быстрой коагуляции u – не зависит от концен- трации электролита. Рис.4.4 Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита При небольших количествах электролита скорость коагуляции близка к нулю (участок I). Затем скорость растет при увеличении количества электролита (участок II). Коагуляция на участке II является медленной и зависит от концентрации электролита. На участке III скорость достигает максимальное значение и уже не зависит от количества прибавляемого электролита. Такая коагуляция называется быстрой и соответствует полному исчезновению потенци- ального барьера коагуляции DU . Начало участка III отвечает порогу быстрой коагуляции g б, здесь величина x -потенциала падает до нуля. Порогу быстрой коагуляции на основании теории ДЛФО можно дать строгое определение: Порог быстрой коагуляции – это количество электролита, необхо- димое для снижения энергетического барьера до нуля. 4.8 Изменение агрегативной устойчивости при помощи электролитов. Концентрационная и нейтрализационная коагуляция Одним из способов изменения агрегативной устойчивости золей является введение электролитов. Электролиты в состоянии изменить структуру ДЭС и его диффуз- ный слой, снизить или увеличить x -потенциал и электростатическое от- талкивание, т.е. способны вызвать или предотвратить коагуляцию. Воз- можны концентрационная и нейтрализационная коагуляция электроли- тами. Причина их одна и та же – снижение x -потенциала, ослабление электростатического отталкивания. Однако механизм снижения x - потенциала различный. Рис.4.5 Падение потенциала в ДЭС до (кривая 1) и после (кривая 2) введения электролита в процессе концентрационной (а) и нейтрализационной (б) коагуляции j1 и j 2 , x1 и x 2 – значения полного и электрокинетического по- тенциалов, соответственно, до и после введения электролитов; 3 и 4 – направления адсорбции ионов электролита; х – расстояние от твердой поверхности в глубь жидкости. 1. Концентрационная коагуляция наблюдается при больших заря- дах поверхности, когда j0 ³ 100 мВ, и проводится она в основном ин- дифферентными электролитами. Эти электролиты способствуют сжа- тию диффузной части ДЭС, снижению x -потенциала (x 2 < x1), но не изменяют полный потенциал j0 . Благодаря этому (сжатию ДЭС) частицы сближаются и межмоле- кулярные силы притяжения начинают превалировать, что и вызывает слияние частиц. Правило Шульце-Гарди подтвердили теоретически Б.В. Дерягин и Л.Д. Ландау, представив расклинивающее давление как суммарный эф- фект сил отталкивания и притяжения, что позволило им вывести урав- нение, связывающее порог коагуляции с зарядом иона-коагулятора. B * e (kб T) 5 Cкр = g = , (1) A2 e 6 Z 6 где B * – константа; e – диэлектрическая постоянная; kб – константа Больцмана; T – абсолютная температура; A – постоянная Ван-дер- Ваальса; e – заряд электрона; Z – заряд иона-коагулятора. Это уравнение (4) хорошо описывает зависимость порога коагуля- ции от заряда иона-коагулятора для сильно заряженных поверхностей и соответствует эмпирическому правилу Шульце-Гарди. В уравнение (1) не входит потенциал поверхности. Таким образом, правило Шульце-Гарди справедливо в случае концентрационной коагу- ляции. 2. Нейтрализационная коагуляция происходит при малых потен- циалах поверхности (j0 £ 100 м В) под действием неиндифферентных, т.е. родственных электролитов. Особенно эффективны электролиты, со- держащие ионы большого заряда и большого радиуса, то есть хорошо адсорбирующиеся. При введении таких электролитов идет частичная нейтрализация полного потенциала поверхности при адсорбции противоионов, что приводит к снижению не только полного потенциала j0 , но и j " и x - потенциала, а также к сжатию диффузной части ДЭС. Для случая нейтрализационной коагуляции при j0 £ 100 м В авторы теории ДЛФО нашли выражение для порога коагуляции: " x 4 Cкр = g = k 2 . (2) Z Из уравнения (2) следует, что для нейтрализационной коагуляции критическая концентрация зависит от x -потенциала и, следовательно, от полного потенциала поверхности j0 . Из уравнения (2) также следует: при малых j0 порог коагуляции обратно пропорционален Z 2 коагулирующего иона. Этот случай соответствует эмпирическому правилу Эйлерса- Корфа, которое оказывается справедливым для слабо заряженных по- верхностей. В реальных системах одновременно могут действовать оба меха- низма коагуляции, поэтому зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулятора оказывается промежуточной. 4.9 Особые явления при коагуляции. Явление неправильных рядов Коагулирующая сила ионов зависит не только от заряда и радиуса коагулирующих ионов, но и от их специфической адсорбции. Кроме того, многовалентные ионы могут вызвать перезарядку по- верхности и привести к чередованию зон устойчивого и неустойчивого состояния системы. Это явление получило название явления неправиль- ных рядов. Суть: при добавлении электролитов вначале наблюдается ус- тойчивость золя, затем – коагуляция. Далее – вновь устойчивость, и, на- конец, при избытке электролита – опять коагуляция. Это объясняется тем, что многовалентные ионы (Fe3+, Al3+, Th4+) перезаряжают частицы и переводят систему из неустойчивого в устой- чивое состояние. Введение электролита AlCl3 в золь сернистого мышь- яка, имеющего первоначально отрицательный заряд. Рис.4.6 Схема неправильных рядов На рис. 4.6 можно выделить две зоны устойчивого состояния (0-1, 2-3) и две зоны коагуляции (1-2, 3-4). Зона 0-1 – электролита добавлено недостаточно, устойчивое со- стояние. Зона 1-2 – электролита добавлено достаточно, x = xкр. Идет коагу- ляция. Далее начинается перезарядка поверхности, x -потенциал приоб- ретает противоположное значение. При достижении x >+ xcr, si verifica nuovamente uno stato stazionario (sezione 2-3). Nella sezione 3-4, il sistema viene nuovamente coagulato secondo lo schema della coagulazione concentrata. Contrariamente alla sezione 1-2, dove la coagulazione avviene con ioni Al3+, nella zona 3-4 la coagulazione viene effettuata con ioni Cl–, poiché la carica delle particelle è diventata positiva. 4.10 Coagulazione con una miscela di elettroliti In condizioni industriali, per la coagulazione non viene utilizzato un elettrolita, ma una miscela di più elettroliti. L'azione coagulante di una miscela di due elettroliti è spesso non additiva. A volte è necessario un elettrolita in una miscela di più di uno di essi: questo è il fenomeno dell'antagonismo. Se la miscela di elettroliti è più efficace di un elettrolita, appare il fenomeno della sinergia, hanno bisogno di meno nella miscela di ciascuno separatamente. In azione additiva, gli elettroliti coagulano indipendentemente l'uno dall'altro. Per caratterizzare una miscela di due elettroliti, è conveniente utilizzare la dipendenza della soglia di coagulazione g 1 dalla soglia di coagulazione g 2 . Sotto l'azione additiva, la dipendenza g 1 – g 2 è lineare. Il sinergismo è caratterizzato dalla curva 2, se il primo elettrolita viene assunto nella quantità di g 1/2, il secondo elettrolita viene assunto nella quantità di g 2< g 2 / 2 . Рис.4.7 График зависимости порога коагуляции: 1 – аддитивное действие; 2 – синергетическое действие; 3 – антагонистическое действие Синергизм электролитов широко используют на практике для коа- гуляции больших количеств дисперсных систем. 4.11 Применение коагулянтов и флокулянтов в процессах очистки воды Явление коагуляции тесно связано с проблемой удаления загрязне- ний из водных сред. В основе многих методов очистки от в.д.с – загрязнений лежит яв- ление потери системой агрегативной устойчивости путем объединения частиц под внесением специально вводимых реагентов: коагулянтов и флокулянтов. Это укрупнение частиц приводит к потере седиментационной ус- тойчивости системы и образованию осадков. В настоящее время подбор реагентов для коагуляции основывается преимущественно на эмпирических исследованиях. Чаще всего коагулирование загрязнений воды производится элек- тролитами, которые содержат многозарядные ионы (Al3+, Fe3+). Ранее процесс осветления воды объясняли нейтрализацией много- валентными катионами, заряженных, как правило, отрицательно, частиц природных вод. Однако коагуляция эти ионами связана с процессами их гидролиза, в результате которого возникают полиядерные аквагидро- комплексы, обладающие более сильной коагулирующей способностью, чем ионы. Сам процесс коагуляции подобен процессу флокуляции ВМС. В процессах водоочистки постепенно расширяется применение по- лимерных флокулянтов (ВМС): длинная молекула полимера адсорбиру- ется двумя концами на двух разных частицах дисперсной фазы и соеди- няет их «мостиком». Получается рыхлый агрегат – флоккула. Здесь час- тицы не имеют непосредственного контакта между собой. Флокулянты бывают природными и синтетическими, неионоген- ными и ионогенными. В последнем случае флокуляция возможна не только по механизму мостикообразования, но и путем нейтрализации заряда частиц противоположно заряженными ионами полиэлектролита. На празднике часто эффективным оказывается совместное приме- нение коагулянтов и флокулянтов. 4.12 Кинетика коагуляции Процесс коагуляции протекает во времени. Отсюда вытекает пред- ставление о скорости коагуляции. Скорость коагуляции – это измене- ние частичной концентрации в единице объема в единицу времени. Раз- личают быструю коагуляцию, когда каждое столкновение частиц при- водит к их слипанию и медленную коагуляцию, если не все столкновения частиц являются эффективными. Термины «быстрая» и «медленная» коагуляции условны и не связаны со скоростью процесса. При опреде- ленных условиях быстрая коагуляция может протекать очень медленно и, наоборот, медленная коагуляция может идти весьма быстро. Теория кинетики быстрой коагуляции предложена С. Смолуховским. Скорость процесса уменьшения общего числа частиц (n) во времени он рассматривает как скорость реакции второго порядка, поскольку слипание частиц происходит при столкновении двух частиц, dn = k × n2 . (3) dt После интегрирования этого уравнения получим 1æ1 1 ö k= ç - ÷ (4) t è n n0 ø или n0 n= , (5) 1+ kn0t где n0 – общее число частиц в единице объема золя до коагуляции, n – число частиц к моменту времени t, k – константа скорости процесса коагуляции, которая вычисляется по уравнению (5.5). Константа k свя- зана с коэффициентом диффузии частиц D и с расстоянием d, на кото- ром действуют силы притяжения между частицами, уравнением k = 4pDd . (6) Подставив в это уравнение вместо D его значение из уравнения Эйнштейна и учитывая, что d = 2r, получим 4 RT 3 –1 k= ,м с. (7) 3h Из формулы (7) видно, что величина k не зависит от начальной концентрации золя и от размера частиц и поэтому не меняется при их слипании. Константа скорости процесса коагуляции – постоянная толь- ко для данной коллоидной системы. Если величина константы k, вычис- ленная из экспериментальных данных, не совпадает с величиной, полу- ченной из теоретической формулы (7), то это значит, что в системе про- исходит не быстрая, а медленная коагуляция. С. Смолуховский предложил формулы, позволяющие определить с к о л ь к о ч а с т и ц того или иного порядка (первичных, вторичных и т.д.) имеется в золе ко времени t. Причем для того, чтобы исключить входящие в эти формулы трудно определяемые величины D и d, он ввел в них так называемое время половинной коагуляции q (период коагуля- ции), за которое начальная концентрация первичных частиц уменьшает- ся вдвое. Тогда для первичных частиц n0 n1 = , (8) (1 + t q) 2 для вторичных частиц n0 t q n2 = (9) (1 + t q) 3 и для частиц m-го порядка n0 (t q) m-1 nm = . (10) (1 + t q) m+1 На рис. 4.8 уравнения (8-10) изображены графически. Получен- ные кривые наглядно показывают распределение числа частиц в бы- стро коагулирующем золе. В на- чальный момент, т. е. когда t = 0, все частицы – первичные: n = n1 = n0, а n2 = n3 = n4 = 0. Через некоторое время количество всех частиц равно n, число первичных n1 уменьшается, но начинают появ- ляться двойные, тройные и др. час- тицы. По мере коагуляции эти час- тицы также постепенно исчезают, уступая место частицам высших порядков – более крупным агрега- там. Поэтому кривые, выражающие Рис.4.8 Распределение числа частиц при изменение числа частиц различных быстрой коагуляции золя порядков, со временем приобрета- ют ясно выраженные максимумы. Кривые, выражающие распределение числа частиц во времени, строят также в координатах n = f (t / q) , n = f (t) или в линейной форме – в координатах 1 / n = f (t) . Согласно теории С. Смолуховского, время половинной коагуляции не зависит от времени коагуляции. Чтобы проверить применимость тео- рии, по экспериментальным данным вычисляют q для нескольких зна- чений t по формуле, полученной из (4), . (11) Если величина q не остается постоянной при различных t, то это означает, что в системе происходит не быстрая, а медленная коагуля- ция. 4.13 Примеры коагуляции. Образование почв Мы рассмотрели развитие основных идей, определяющих содержа- ние проблемы устойчивости. Так, одна из важнейших задач заключается в сохранении устойчивого состояния суспензий, эмульсий и других объектов, проходящих в процессе переработки через сложные системы производственных агрегатов. Не менее важной для народного хозяйства является и обратная задача – скорейшего разрушения дисперсных сис- тем: дымов, туманов, эмульсий, промышленных и сточных вод. Огра- ничимся здесь иллюстрацией многообразия и сложности коагуляцион- ных явлений на примерах, связанных с процессами почвообразования. Почвы образуются при разрушении горных пород в результате вы- ветривания, выщелачивания, гидролиза и т. д. Эти процессы приводят к образованию окислов: как нерастворимых, типа SiO2, Al2O3, Fe2O3 (точ- нее – их гидроокисей), так и растворимых, типа RO и R2O (где R – ме- талл). Из-за значительной гидратации нерастворимых элементов почвы и дальнему взаимодействию в процессе взаимной коагуляции образуют- ся структурированные коагуляты, близкие по свойствам к гелям, назы- ваемые коагелями. Эти коллоидно-химические процессы определяют все многообразие существующих типов почв. Например, подзолистые почвы, типичные для северных районов нашей страны, образуются в условиях малого содержания органических остатков (гуминовых веществ) и большой влажности, вымывающей окислы основного характера (RO и R2O). Остающиеся коагели характе- ризуются высоким содержанием SiO2 и малым количеством питатель- ных веществ, необходимых для растений. Наоборот, черноземные почвы средней полосы России образуются в условиях малой влажности. В этих условиях ионы Са2+ и Mg2+ не вы- мываются и, взаимодействия с гуминовыми кислотами, образуют нерас- творимые высокомолекулярные коллоидные частицы – гуматы Са2+ и Mg2+. В процессе взаимной коагуляции положительно заряженных час- тиц R2O3 с отрицательно заряженными гуматами и SiO2 возникают

Obbiettivo: Sintesi dell'idrossido di ferro idrosol mediante il metodo della condensazione; determinare la soglia di coagulazione elettrolitica del sol e studiarne la dipendenza dalla carica dello ione coagulante; determinazione del numero protettivo dello stabilizzante (composto ad alto peso molecolare). (Il lavoro è calcolato per 3 ore)

Breve introduzione teorica

L'idrossido di ferro idrosol viene sintetizzato con il metodo di condensazione effettuando la reazione di idrolisi del cloruro di ferro a 100ºС:

La reazione di idrolisi del FeCl 3 procede intensamente con la formazione di particelle insolubili in acqua altamente disperse di Fe(OH) 3 .

La stabilità aggregativa del sol di idrossido di ferro è assicurata, innanzitutto, dalla presenza di doppi strati elettrici sulla superficie delle particelle disperse. La particella elementare di un tale sol è chiamata micella. Una micella si basa su un aggregato insolubile in un dato mezzo di dispersione, costituito da molte molecole (atomi): n, dove n è il numero di molecole (atomi) incluse nell'aggregato.

La superficie dell'aggregato può essere caricata a causa dell'adsorbimento selettivo di ioni dal mezzo di dispersione o della dissociazione delle molecole nello strato superficiale dell'aggregato. Secondo la regola di Peskov-Fajans, gli ioni che fanno parte dell'aggregato o che interagiscono specificamente con esso vengono adsorbiti prevalentemente. Gli ioni che conferiscono una carica superficiale a un aggregato sono chiamati ioni che determinano il potenziale. L'aggregato carico forma il nucleo di una micella.

Con questo metodo per ottenere un sol di idrossido di ferro, il nucleo n m Fe 3+ ha una carica superficiale positiva dovuta all'adsorbimento di ioni Fe 3+ dal mezzo (m è il numero di ioni adsorbiti). La carica del nucleo è compensata dalla carica equivalente di ioni caricati in modo opposto - controioni situati nel volume del mezzo.

I controioni situati direttamente sulla superficie del nucleo (a distanze vicine ai diametri degli ioni), oltre alle forze elettrostatiche, subiscono forze di attrazione di adsorbimento della superficie. Pertanto, sono particolarmente legati al nucleo della micella e sono chiamati controioni dello strato di adsorbimento (il loro numero è m - x). Il resto dei controioni costituiscono il guscio ionico a costruzione diffusa e sono chiamati controioni dello strato diffuso (il loro numero corrisponde a x).

La micella di un sol idrofobo è elettricamente neutra. La formula micellare di un sol di idrossido di ferro ionostabilizzato può essere scritta come segue:

aggregare potenziali-controioni ioni diffusi

definendo uno strato denso

ioni di strato

_______________________

nucleo di micelle

_________________________________________

particella colloidale

______________________________________________________

Nella formula micellare, i confini di una particella colloidale sono indicati da parentesi graffe. Spessore dello strato di adsorbimento δ piccolo (< 1 нм) и постоянна. Толщина диффузного слоя λ è molto più grande (può essere > 10 nm) e dipende fortemente dalla concentrazione di elettroliti nel sistema.

Secondo la teoria di Gouy-Chapman, i controioni della parte diffusa del DEL sono distribuiti nel campo potenziale superficiale secondo la legge di Boltzmann. La teoria mostra che il potenziale nella parte diffusa dello strato diminuisce esponenzialmente con la distanza. Per un piccolo valore del potenziale, questa dipendenza è espressa dall'equazione

φ \u003d φ δ e - χ x(1)

dove φ δ è il potenziale dello strato diffuso; Xè la distanza dall'inizio della parte diffusa del DEL; χ è il reciproco dello spessore della parte diffusa dello strato.

Lo spessore della parte diffusa dello strato è considerato la distanza alla quale il potenziale della parte diffusa dello strato φ δ diminuisce di un fattore di e.

Secondo la stessa teoria, lo spessore della parte diffusa dello strato è:

dove ε 0 - costante elettrica; ε - permittività relativa del mezzo; Fè la costante di Faraday; ioè la forza ionica della soluzione; c 0 ioè la concentrazione di ioni nella soluzione; z ioè la carica dello ione elettrolita.

Dall'equazione segue che λ diminuisce con l'aumento della concentrazione dell'elettrolita e della carica dei suoi ioni e con una diminuzione della temperatura.

Quando una fase si sposta rispetto all'altra sul piano di scorrimento, il DEL si interrompe (di solito nella parte diffusa) e l'elettrocinetica ("zeta") ζ – potenziale (vedi Fig. 1).

Nel processo di coagulazione di uno strato altamente disperso di idrossido di ferro, si formano aggregati resistenti alla sedimentazione di dimensioni relativamente piccole.

ghat. Pertanto, è più conveniente studiare la coagulazione delle particelle di Fe(OH) 3 usando il metodo turbidimetrico. L'applicabilità di questo metodo si basa sulla forte dipendenza dell'intensità di diffusione della luce dalla dimensione delle particelle. Quando le particelle coagulano, aumenta e la densità ottica del sol aumenta di conseguenza. Poiché, quando un flusso luminoso passa attraverso sol colorati, parte della luce viene dispersa e parte viene assorbita, quando si studia la coagulazione in tali sistemi mediante turbidimetria, è necessario escludere l'assorbimento della luce. Per il sol Fe(OH)3, ciò può essere ottenuto effettuando misurazioni con un filtro a luce rossa, cioè alla lunghezza d'onda della luce incidente λ = 620 - 625 nm.

La soglia di una rapida coagulazione è trovata dal volume soglia dell'elettrolita V a(ml), a cui la densità ottica del sol raggiunge il suo valore massimo, e non cambia con l'ulteriore aggiunta di elettrolita. Il valore da a è calcolato dalla formula:

dove da Aè la concentrazione dell'elettrolita introdotto, mol/l; Vè il volume del sol, ml.

Per prevenire l'aggregazione delle particelle e proteggere gli idrosol dall'azione coagulante degli elettroliti, vengono utilizzati composti ad alto peso molecolare e tensioattivi colloidali solubili in acqua, come proteine, saponi, amido e destrina. Il loro effetto stabilizzante si basa sulla formazione di film gelatinosi di adsorbimento sulla superficie delle particelle della fase dispersa ed è associato sia ad una diminuzione della tensione interfacciale che alle proprietà strutturali e meccaniche degli strati superficiali.

La capacità protettiva di polimeri o tensioattivi rispetto al sol selezionato è caratterizzata da un numero protettivo Sè la quantità di sostanza necessaria per stabilizzare un volume unitario del sol. Numero di guardia S, così come la soglia di coagulazione da A, determinato dalla torbidimetria. Numero di guardia S(g/l sol) è calcolato dall'equazione:

dove con stè la concentrazione della soluzione stabilizzante, g/l; V defè il volume della soluzione stabilizzante necessaria per prevenire la coagulazione del sol, ml.

Nel caso di coagulazione da elettroliti secondo il meccanismo di concentrazione (per particelle fortemente cariche), la soglia di coagulazione c to è inversamente proporzionale alla carica z ione coagulante alla sesta potenza, cioè

Fig 2. Dipendenza dalla densità ottica D sol sul volume dell'elettrolita - coagulatore Vel.

Fig 3. Dipendenza dalla densità ottica D sol sul volume della soluzione stabilizzante Vst.

Significato V def corrisponde al volume di stabilizzante nella cenere contenente il volume di soglia V a elettrolita, a cui sulla curva di dipendenza D= f(Vst) compare una sezione orizzontale inferiore (Fig. 3).

Strumenti e metodi di misura

Colorimetro fotoelettrico tipo FEK - 56M

piano cottura elettrico

Beuta conica da 250 ml

Tubi da 20 ml

Burette e pipette graduate da 25 ml

Soluzione di solfato di sodio al 2% (in peso).

Soluzione di acetato di sodio 0,5 M

Soluzione di gelatina allo 0,01% (massa).

Per ottenere idrosol Fe (OH) 3, 10 ml di soluzione di cloruro di ferro vengono versati in un pallone con 250 ml di acqua distillata bollente. Il sol risultante, di colore rosso-marrone, viene raffreddato a temperatura ambiente.

10 ml di sol, acqua ed elettrolita (soluzione di Na 2 SO 4 o CH 3 COOHa) vengono versati in 10 provette nei seguenti volumi:

Numero tubo … 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Volume d'acqua, ml ...... 10,0 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0

Volume dell'elettrolito

Vel, ml ……………. 0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

L'elettrolita viene introdotto in ciascun campione di Sol per 2-4 minuti immediatamente prima di misurarne la densità ottica.

Misurare la densità ottica del sol in ogni pallone utilizzando un colorimetro fotoelettrico utilizzando un filtro luce n. 8 o n. 9.

Sequenza di lavoro

I dati ottenuti sono registrati nella tabella 1.

Tabella 1 . Risultati dello studio della coagulazione del sol di idrossido di ferro con il metodo ottico.

Durante lo studio della coagulazione dei sol, sono emerse molte teorie, con l'aiuto delle quali hanno cercato di spiegare tutti i modelli osservati a livello qualitativo e quantitativo.

Così, nel 1908, G. Freindlich formulò le principali disposizioni teoria dell'adsorbimento della coagulazione osservato quando gli elettroliti vengono aggiunti al sol. Secondo questa teoria, l'aggregazione delle particelle colloidali avviene a causa dell'adsorbimento dei controioni da parte della superficie del granulo e della diminuzione del valore del suo potenziale zetta. Tuttavia, questa teoria era di utilità limitata, poiché teneva conto solo dell'effetto degli elettroliti e non poteva spiegare quei fatti in cui l'adesione delle particelle era associata solo a variazioni dello strato diffuso della micella, mentre il valore del potenziale ζ del granulo rimaneva invariato.

Successivamente si sviluppò G. Muller teoria elettrostatica, che già procedeva dal fatto che l'introduzione di un elettrolita in un sol non modifica la carica totale nel doppio strato elettrico della particella, ma provoca compressione (riduzione delle dimensioni) dello strato diffuso. Ciò comporta una diminuzione della stabilità del sistema.

L'adsorbimento, l'elettrostatica e una serie di altre teorie sulla coagulazione non potevano spiegare tutti i fatti sperimentali osservati, ma hanno svolto un ruolo positivo nello sviluppo di idee sulla stabilità dei sistemi colloidali. Le loro disposizioni più importanti sono diventate parte integrante della moderna teoria della stabilità, che è in buon accordo con il comportamento dei tipici sistemi dispersi liofobici.

Questa teoria è stata sviluppata nel 1937-1943. indipendentemente l'uno dall'altro B.V. Deryagin e L.D. Landau in URSS e E. Verwey e J. T. Overbeck in Olanda. In accordo con le prime lettere dei nomi degli autori, la teoria si chiama DLFO.

Secondo questa teoria, le particelle colloidali in soluzione a causa del moto browniano possono avvicinarsi liberamente fino a toccare i loro gusci o strati liquidi diffusi. In questo caso, non sorgono forze di interazione tra di loro. Per un ulteriore approccio, le particelle devono deformare i loro gusci diffusi in modo che avvenga la loro reciproca sovrapposizione (o penetrazione l'una nell'altra). Ma i liquidi sono scarsamente comprimibili e in risposta alla deformazione, i cosiddetti forze di pressione disgiunti che impediscono l'attuazione di questo processo. Inoltre, maggiori sono le dimensioni dello strato diffuso, maggiori sono le forze della pressione di disgiunzione.

Boris Vladimirovich Deryagin (1902 - 1994)- Chimico fisico russo, professore (1935), membro corrispondente dell'Accademia delle scienze dell'URSS (1946), accademico dell'Accademia delle scienze russa (1992). Ha creato la dottrina delle forze di superficie e la loro influenza sulla pressione disgiunta e le proprietà dei film liquidi sottili. Premio a loro. M. V. Lomonosov Accademia delle scienze dell'URSS (1958), Premio di Stato dell'URSS (1991). Dal 1936 al 1994 ha diretto il laboratorio da lui creato e il Dipartimento dei processi di assorbimento presso l'Istituto di chimica fisica dell'Accademia delle scienze dell'URSS. Per molti anni è stato caporedattore della rivista "Colloid Chemistry". Nel 1962 - 1973 presupponeva l'esistenza di un tipo speciale di acqua: la poliacqua. Quindi si è confutato, scoprendo l'influenza critica delle impurità: i silicati.

Se le particelle in collisione hanno una scorta di energia cinetica sufficiente per vincere l'azione di queste forze, allora i loro strati diffusi si sovrapporranno, ma in questo momento sorgeranno forze di repulsione elettrostatica tra loro e i granuli (perché hanno cariche dello stesso segno) (Fig. 68).

Riso. 68. Schema di interazione delle particelle colloidali: un– sistema aggregativamente stabile; b– sovrapposizione di strati diffusi; in– coagulazione

l ev Davidovich Landau (1908 - 1968), spesso indicato come Dau - fisico sovietico, accademico dell'Accademia delle scienze dell'URSS (eletto nel 1946). Premio Nobel, Lenin e tre Stalin, Eroe del lavoro socialista. Membro delle Accademie delle Scienze di Danimarca, Paesi Bassi, Stati Uniti, Francia, Physical Society of London e Royal Society of London. Iniziatore della creazione e coautore del Corso di Fisica Teorica, che ha avuto più edizioni e tradotto in molte lingue. Una medaglia d'oro assegnata dal 1998 dal Dipartimento di Fisica Nucleare dell'Accademia Russa delle Scienze prende il nome da Landau.

Maggiore è il potenziale ζ dei granuli, maggiore è la repulsione reciproca delle particelle.

Nel caso di superare queste forze e avvicinarsi ai granuli a una distanza di ≈ 10–7 cm o meno (cioè a una distanza uguale o inferiore alla dimensione di una molecola del mezzo di dispersione), il cosiddetto van der Tra di loro sorgono forze di attrazione Waals, che hanno una natura fisica. Provocano l'adesione (connessione) delle particelle colloidali tra loro.

Solitamente, in un sol idrofobico stabilizzato, solo una piccola frazione delle cosiddette particelle attive ha una riserva sufficiente di energia cinetica per vincere tutte le forze di cui sopra all'impatto. Pertanto, tali sistemi colloidali mantengono la loro stabilità per un tempo più o meno lungo (a seconda del grado di stabilizzazione). All'aumentare della temperatura, la velocità e l'intensità del movimento browniano aumentano. Ciò porta ad un aumento dell'energia cinetica delle particelle colloidali. Un numero crescente di loro sta diventando attivo. Di conseguenza, all'impatto, iniziano più spesso a rimanere attaccati l'uno all'altro e la stabilità aggregativa del sol diminuirà.

Ai processi di coagulazione contribuirà anche qualsiasi altra influenza esterna esercitata sul sol che porti ad una diminuzione della dimensione degli strati diffusi e del valore del potenziale ζ.

I meno stabili sono i sistemi colloidali, in cui le particelle della fase dispersa non hanno un doppio strato elettrico e un guscio protettivo di molecole di solvente.

In questo caso, le forze elettrostatiche di repulsione e le forze di disgiunzione della pressione tra le particelle non si verificano e, pertanto, quasi tutte le collisioni tra loro porteranno all'adesione reciproca.

La teoria fisica della coagulazione del DLVO dispone di un ampio apparato matematico e consente di effettuare vari calcoli quantitativi che sono in buon accordo con i fatti sperimentali osservati.