49. Коагуляционные структуры

Характерный признак коагуляционных структур: дисперсные частицы разделены тонкими плёнками дисперсной среды или контактируют друг с другом только в отдельных точках. Такие контакты называют коагуляционные контакты. Механическая прочность коагуляционных контактов мала. При наличии тонких жидких плёнок, связь между частицами связь создаётся молекулярными силами (дипольное, магнитное, дисперсное взаимодействие).

На образование коагуляционных структур и их свойства существенно влияют несколько факторов:

1. Увеличение концентрации частиц вызывает возрастание прочности коагуляционных структур. (Обозначается Р). Это происходит благодаря росту числа контактов между д. част. Приближённо выполняется соотношение:

Р = n•p, где n – число контактов (при счёте на 1 площади поперечного сечения структуры);

Р – прочность индивидуального контакта.

В гидрофобных системах прочность контакта между высокодисперсными частицами изменяется в интервале 10-10 – 10-9 Н.

2. Влияние формы частицы сказывается особенно резко, если они сильно вытянуты, т.е. имеют форму стержней, волокон и тому подобное. В этих случаях коагуляционные контакты образуются преимущественно между торцевыми (узкими) участками частиц. В результате возникает 3-х мерная структурная «сетка» из д. ч. В ячейке, которой находятся жидкая д. среда. Такие коагуляционные структуры называются гелями.

3. Температура. Влияет на скорость образования коагуляционных структур. Чем выше температура, тем быстрее происходит коагуляция, вместе с тем с повышением температуры прочность коагуляционных структур уменьшается, поскольку под влиянием тепловых колебаний, часть коагуляционных контактов распадается, уменьшается число контактов.

4. Механические воздействия на к. структ. приводят к разрушению контактов между частицами. При достаточном воздействии структура может разрушиться полностью и система станет свободно дисперсной, она утратит прочность, зато приобретёт текучесть.

Замечательные свойства коаг. структ. заключается в том, что после их разрушения и ускорение вызывавшей её нагрузку происходит постепенное восстановление структуры и её механической прочности, этот эффект называют – тиксотропией.

Другое физико-химическое явление характерное для коаг. стр. называют синерезисом или коллапсом. Оно заключается в самопроизвольном уменьшении размеров геля, которое сопровождается выделением жидкости, находящейся в ячейках структуры.

Коагуляционные структуры. Примеры кольца лизиганга, Слои Шиллера. Тактоиды. (схватывание) цементного теста. Коагуляционными называют структуры, в образовании которых участвуют сравнительно слабые силы молекулярного взаимодействия между частицами ? ван-дер-ваальсовы силы сцепления, действующие через прослойки жидкой среды.

50. Структуры с фазовыми контактами

Определяющий признак систем с фазовыми контактами – в том, что их площадь >> молекулярных размеров (т.е. площадь точечных коагуляц. контактов). Их взаимодействие определяется силами когезии (притяжение атомов и молекул внутри отдельной фазы). По этим причинам прочность фазовых контактов гораздо выше, чем коагуляционная (по теор. расчетам прочность фаз. контактов между дисп. ч-тицам ионных кристаллов и между Me ч-тицами ~10-7 Н). Фазовые контакты делятся на конд. и крист., соотв-нно различают 2 группы стр-р.

Конденсационными называются структуры, возникающие при непосредственном взаимодействии частиц, или под влиянием химических соединений в соответствии с валентностью контактирующих атомов, или под влиянием 'ионных и ковалентных связей.

Конд. стр-ры образуются при выделении твердых аморфных ч-тиц из переохлажденных расплавов или пересыщенных растворов. Типичные представители – неорганические гели – силикагели и алюмосиликаты (алюмогели). Силикагели образуют аморфную фазу при реакции силиката Na с к-той. Образуется золь, после коагуляции которой получают гель. Благодаря пересыщению дисперсной среды (раствор H2SiO3) дисп. ч-тицы геля срастаются с образованием фазовых контактов. Этот процесс используют для изготовления некоторых катализаторов, применяющихся при производстве нефти.

Конденсационной структурой обладает, например, гель кремниевой кислоты.