Взаимодействия в коллоидных системах
Иногда на больших расстояниях до проявления сил притяжения деплеции появляются силы отталкивания. Это явление часто называют деплеционным отталкиванием. И притяжение, и отталкивание этой природы наблюдались экспериментально и описаны теоретически.
Притяжения между двумя поверхностями слюды, покрытыми монослоями
фторированных ПАВ, измеренные в этиленгликоле и при различных концентрациях воды. Пунктирные линии представляют ван-дер-ваальсово взаимодействие. Усиление притяжения между поверхностями, покрытыми неионным ПАВ, с ростом температуры. Предполагается, что гидрофобность монослоя НПАВ увеличивается с температурой. С разрешения
Взаимодействие двух нейтральных поверхностей в растворе полимера как функция расстояния. Раствор в зазоре находится в равновесии с раствором в объеме при определенной концентрации
Непосредственное измерение взаимодействий в коллоидных системах
Исследования фазовых диаграмм, кинетики коагуляции, электрофореза и других явлений дают косвенную информацию о силах, действующих между агрегатами. Непосредственно измерить взаимодействие между заряженными коллоидными частицами значительно сложнее. Методика, основанная на измерении осмотического давления, является прекрасным методом, пригодным для изучения систем, которые самопроизвольно образуют, например, ламелярные структуры. Система находится в равновесии с объемом водного раствора, чьи химический потенциал и осмотическое давление можно контролировать. Расстояние между агрегатами измеряется с помощью дифракции рентгеновских лучей. В равновесии осмотическое давление раствора равно давлению, действующему между частицами.
Прибор для измерения поверхностных сил технически сложнее, но и более универсален. Он состоит из двух скрещенных цилиндров, покрытых пластинками гладкой отрицательно заряженной слюды. Расстояние между цилиндрами измеряется интерферометрически с разрешением в несколько ангстрем. Сила измеряется с помощью набора пружин и пьезоэлектрического кристалла, присоединенного к одному из цилиндров. Сила FcyI, действующая между искривленными поверхностями, может быть преобразована в свободную энергию для плоской поверхности Gpian с помощью приближения Дерягина:
где R - радиус цилиндра. Метод измерения поверхностных сил имеет то преимущество, что поверхность слюды может быть модифицирована адсорбцией:
Прибор для измерения поверхностных сил различных веществ из раствора
Например, можно измерить взаимодействие между поверхностями, покрытыми полимером. Поверхность можно гидрофобизировать посредством адсорбции монослоя катионных ПАВ. Можно нанести на поверхность слюды бислои. Таким образом? можно изучать огромный спектр систем.
Атомно-силовая микроскопия и сканирующая туннельная микроскопия существенно расширили возможности прямого измерения взаимодействий в коллоидных системах.
Скачать реферат