Изотерма расклинивающего давления. Способность к коагуляции в зависимости от величины коа- гуляционного барьера и потенциальных ям

Согласно теории ДЛФО, между любыми частицами при их сближении возникает расклинивающее давление разделяющей их жидкой прослойки вследствие действия сил притяжения и отталкивания. Ключевая особенность подхода состоит в том, что учитывается объемность дисперсных частиц. Отсюда вытекает ряд следствий: во-первых, ван-дер-ваальсово отталкивание между объемными частицами (в отличие от точечных частиц) практически не проявляется; во-вторых, значительно меняется зависимость этого взаимодействия от расстояния: она становится гораздо менее резкой. Для частиц одинакового радиуса r сила ван-дер-ваальсова притяжения равна: И_в(h)≈A^*/12πh², где h² – обратная пропорциональная расстоянию между частицами, A^*- конс-та Гомакера.

Сила электростатического отталкивания: И_э(h)≈e^-h В итоге баланс сил электрического отталкивания и ван-дер-ваальсова притяже

ния такова: И= И_в + И_э Результирующую силу называют расклинивающим давлением – это избыточное давление со стороны жидкой прослойки на ограничивающую ее поверхность, стремящееся расклинить (раздвинуть) частицы. Если И > 0, преобладает отталкивание частиц, если F < 0, – притяжение. Рассмотрим график зависимости И от расстояния h между частицами. При малых h функция – получается глубокая силовая (и потенциальная) «яма» I, где преобладают силы притяжения. При увеличении же h получаем еще две области: II – силовой (одновременно и энергетический) барьер, препятствующий слипанию частиц; на этих расстояниях преобладают силы отталкивания; III – неглубокую силовую «яму», где опять преобладает ван-дер-ваальсово притяжение. При своем сближении частицы, очевидно, должны проходить эти области в обратном порядке – «яму» III, силовой барьер II, глубокую силовую «яму» I. В связи с этим различают три возможные ситуации:

1. Высокий силовой барьерII и неглубокая потенциальная яма III:

Частицы не задерживаются в области III, но не могут преодолеть силовой барьер. Система не коагулирует.

2. Невысокий силовой барьер и глубокая яма I:

В этом случае частицы способны преодолеть области III и II, т. е. сблизиться на такое расстояние, где начинают резко преобладать силы притяжения (область I). Происходит коагуляция частиц.

3. Высокий силовой барьер и глубокая область III:

Здесь частицы фиксируются друг относительно друга, не слипаясь и не расходясь вновь. Получается связнодисперсная система, примером чего может служить гель, желе, паста.