DLVO teori

DLVO-teorin ( förkortad från teorin om D eryagin, Landau , Ferwey , Overbeek ), även teorin om aggregativ stabilitet för lyofoba dispergeringssystem, är en fysikalisk teori som förklarar den aggregativa stabiliteten hos lyofoba spridningssystem, utvecklad oberoende av sovjetiska fysiker Deryagin. och Landau L.D. , och senare av de holländska fysikaliska kemisterna E. Verwey och J. Overbeck. Teorin bygger på positionen att jämföra de intermolekylära interaktionerna mellan partiklar i den dispergerade fasen i ett dispersionsmedium, den elektrostatiska interaktionen mellan diffusa jonskikt och (i den enklaste versionen kvalitativt) den termiska rörelsen av partiklar i den dispergerade fasen [1] . Enligt denna teori kan kolloidala partiklar i ett lyofobiskt dispergerat system, på grund av närvaron av Brownsk rörelse, fritt närma sig varandra tills de vidrör sina vätskediffundera skal eller lager. För ytterligare tillvägagångssätt måste partiklarna deformera sina diffusa skal så att deras inbördes överlappning (eller penetration in i varandra) uppstår. Men vätskor är dåligt komprimerade, och som svar på deformation uppträder de så kallade " upplösande tryck "-krafterna från deras sida, vilket förhindrar implementeringen av denna process, vilket resulterar i den samlade stabiliteten hos det kolloidala systemet - bevarandet av den ursprungliga partikeln storlekar och förhindrande av deras utvidgning (klibbar ihop).

DLVO-teorin ligger till grund för sådana stora praktiska problem som flotation , vattenrening , partikelvidhäftning , kontroll av egenskaperna hos dispergerade strukturer, massöverföring i porösa kroppar och interaktionen mellan biologiska celler [2] .

Upptäcktshistorik

Grunderna

Mellan partiklarna i den dispergerade fasen finns repulsiva krafter av elektrostatisk natur . När två laddade kolloidala partiklar närmar sig varandra verkar intermolekylära attraktionskrafter ( van der Waals-krafter ) och elektrostatiska repulsiva krafter samtidigt, vilket förhindrar att partiklarna klibbar ihop. Attraktionskrafter uppträder endast på mycket små avstånd, i proportion till partiklarnas radie, på stora avstånd kan de försummas. När partiklarna närmar sig varandra ökar dessa krafter kraftigt. Elektrostatiska frånstötande krafter uppträder inte heller på stora avstånd. Repulsiva krafter uppstår mellan partiklar endast när diffusa lager överlappar varandra, detta orsakar omfördelning av joner och störning av elektrisk jämvikt i miceller . För att förklara de frånstötande krafterna introducerade Deryagin begreppet " avskiljande tryck " - övertryck ( П D ), som bestämmer den termodynamiska jämvikten i ett tunt lager mellan partiklar. I huvudsak, i vissa fall, kommer det lösgörande trycket att vara ekvivalent med det överskottsosmotiska trycket som introduceras av I. Langmuir .

För området med låga elektriska potentialer kommer den totala energin för interagerande partiklar att vara lika med:

U(h)=2\varepsilon _{0}\,\varepsilon \,\varkappa \,\varphi _{\delta }^{2}e^{-\varkappa h}-{\frac {A }{12\pi h^{2}}}

var är den elektriska potentialen för det diffusa skiktet; är den reciproka av den diffusa skikttjockleken; h är avståndet mellan partiklar; är permittiviteten för dispersionsmediet; är den elektriska konstanten; är Hamaker-konstanten, som är relaterad till van der Waals-konstanten A B med följande ekvation: ${\displaystyle \varphi _{\delta ))$ $\varkappa$ $\varepsilon$ $\varepsilon_{0}$ $A$

{\displaystyle A={\frac {\pi ^{2}\mathbb {N} _{A}^{2}A_{B}}{v_{m))))

Här är Avogadro-konstanten ; - molar volym . $N_A$ ${\displaystyle v_{m))$

Vid höga potentialer och avstånd mellan partiklar bestäms denna energi av ekvationen:

U(h)={\frac {64c_{0}RT}{\varkappa }}\gamma ^{2}\ e^{-\varkappa h}-{\frac {A}{12\pi h ^{2}}}

var är koncentrationen av motjoner i dispersionsmediet; är en konstant som bestäms av värdet . $c_{0}$ $\gamma$ ${\displaystyle \varphi _{\delta ))$

När de diffusa skikten är av tillräcklig tjocklek uppstår deras överlappning på avstånd när de elektrostatiska repulsiva krafterna råder över attraktionskrafterna, eftersom båda varierar olika med avståndet. En potentiell barriär uppstår som förhindrar närmande; partiklarna divergerar. Det följer av detta att ju större storleken på det diffusa skiktet av partikeln är, desto mer betydande är de lösgörande tryckkrafterna.

När elektrolyter tillsätts minskar tjockleken på det diffusa skiktet på grund av utbytet av adsorption av joner med samma namn med motjoner och på detta sätt övergången av dessa joner från det diffusa skiktet till adsorptionsskiktet.

Tillämpningar på teorin

Anteckningar

↑ Schukin E.D., Pertsov A.V., Amelina E.A. kolloidal kemi. - M . : Moscow Universitys förlag, 1982. - S. 297. - 382 sid.
↑ Deryagin B.V., Churaev M.V., Muller V.M. ytkrafter. - M. : Nauka, 1985. - S. 3. - 398 sid.