Метод пептизации
Пептизацией называется переход в коллоидный раствор коагулировавших ранее осадков. Т.е. это процесс, обратный коагуляции. Пептизировать осадок можно, отмыв его от коагулянта, или добавив так называемый пептизатор – вещество, которое, адсорбируясь на поверхности частиц и образуя двойной электрический слой, создает силы отталкивания между слипшимися в процессе коагуляции частицами. Под действием теплового движения освободившиеся частицы распространяются по всему объему, образуя коллоидный раствор, обладающий высокой устойчивостью. Дисперсность полученного золя зависит от количества пептизатора. Перемешивание раствора ускоряет пептизацию, т.к. при этом ускоряется проникновение пептизатора к поверхности агрегатов. Скорость пептизации возрастает с ростом температуры. При постоянном количестве пептизатора количество растворившегося осадка (m2) зависит от количества осадка, взятого для растворения (m1) следующим образом:
m2
m1
Рис.2.1. Зависимость количества растворившегося осадка от количества осадка, взятого для растворения
Это объясняется тем, что для пептизации определенного количества осадка необходимо определенное количество пептизатора. Пока пептизатор в избытке, количество растворившегося осадка возрастает. Затем, когда пептизатор весь расходуется на растворение, количество растворившегося осадка перестает расти. Если еще увеличивать количество осадка, взятого для растворения, то часть растворившегося осадка будет снова коагулировать, т.к. пептизатор перераспределяется равномерно на все количество осадка, и его уже не хватает для стабилизации растворившегося осадка. Зависимость количества растворившегося осадка (m2) от количества пептизатора (с) имеет вид:
m2
с
Рис. 2.2. Зависимость количества рапстворившегося осадка от количества пептизатора
Плато соответствует полной пептизации всего осадка.
Самопроизвольное диспергирование
Термодинамически устойчивые коллоидные системы, полученные в результате самопроизвольного диспергирования, по предложению П.А. Ребиндера, называют лиофильными. Название отражает существование значительных взаимодействий между дисперсной фазой и дисперсионной средой.
Изменение свободной энергии в процессе самопроизвольного диспергирования на основании II начала термодинамики:
ΔF = ΔU + Δs ∙ σ1,2 – TΔS (2.7)
ΔU ≈ 0,
σ1,2 – сгущение свободной энергии в межфазном слое,
Δs – площадь межфазной поверхности.
Условие самопроизвольного диспергирования определяется неравенством:
Δs · σ1,2 – TΔS ≤ 0 (2.8)
Первое слагаемое – это возрастание свободной энергии при диспергировании, второе – убыль свободной энергии вследствие распределения дисперсной фазы в объеме. Самодиспергирование происходит тогда, когда второй член преобладает. Это бывает возможно при малых величинах σ1,2. В этом случае увеличение плотности свободной энергии σ1,2 (или иначе межфазное поверхностное натяжение) сравнимо по величине или даже меньше, чем σкр – критическое значение межфазного поверхностного натяжения, при котором возможно самопроизвольное диспергирование.
Для коллоидных систем σкр ≈ 0,01 эрг/см2.
Самопроизвольное диспергирование заканчивается при достижении определенных размеров коллоидных частиц. До молекулярных размеров процесс идти не может вследствие нерастворимости вещества коллоидных частиц в дисперсионной среде. Таким образом, устанавливается термодинамическое равновесие, характеризующееся определенным распределением частиц по размерам.