Teoria DLVO

Teoria DLVO ( abreviată din teoria lui D eryagin, Landau , Ferwey , Overbeek ), de asemenea, teoria stabilității agregative a sistemelor disperse liofobe, este o teorie fizică care explică stabilitatea agregativă a sistemelor disperse liofobe, dezvoltată independent de fizicienii sovietici B.V. și Landau L.D. , iar mai târziu de către chimiștii fizici olandezi E. Verwey și J. Overbeck. Teoria se bazează pe principiul comparării interacțiunilor intermoleculare ale particulelor din faza dispersată într-un mediu de dispersie, interacțiunea electrostatică a straturilor ionice difuze și (în cea mai simplă versiune calitativ) mișcarea termică a particulelor din faza dispersată [1]. ]. Conform acestei teorii, particulele coloidale ale unui sistem dispers liofob, datorită prezenței mișcării browniene, se pot apropia liber unele de altele până când își ating învelișurile sau straturile difuze lichide. Pentru o abordare ulterioară, particulele trebuie să-și deformeze învelișul difuz, astfel încât să aibă loc suprapunerea lor reciprocă (sau pătrunderea una în alta). Dar lichidele sunt slab comprimate și, ca răspuns la deformare, apar așa-numitele forțe de „ presiune de disjungere ” din partea lor, împiedicând implementarea acestui proces, ceea ce are ca rezultat stabilitatea agregativă a sistemului coloidal - conservarea particulei originale. dimensiunile și prevenirea lărgirii lor (lipirea împreună).

Teoria DLVO stă la baza unor probleme practice majore precum flotarea , purificarea apei , aderența particulelor , controlul proprietăților structurilor dispersate, transferul de masă în corpurile poroase și interacțiunea celulelor biologice [2] .

Istoricul descoperirilor

Bazele

Între particulele fazei dispersate există forţe de respingere de natură electrostatică . Când două particule coloidale încărcate se apropie una de cealaltă, forțele de atracție intermoleculare (forțele van der Waals ) și forțele de repulsie electrostatică acționează simultan, împiedicând particulele să se lipească. Forțele atractive apar doar la distanțe foarte mici, proporționale cu raza particulelor, la distanțe mari pot fi neglijate. Pe măsură ce particulele se apropie unele de altele, aceste forțe cresc brusc. Nici forțele de respingere electrostatice nu apar la distanțe mari. Forțele de respingere apar între particule numai atunci când straturile difuze se suprapun reciproc, ceea ce determină redistribuirea ionilor și perturbarea echilibrului electric în micelii . Pentru a explica forțele repulsive, Deryagin a introdus conceptul de „ presiune disjunge ” - excesul de presiune ( П D ), care determină echilibrul termodinamic într-un strat subțire între particule. În esență, în unele cazuri, presiunea de disjungere va fi echivalentă cu excesul de presiune osmotică introdusă de I. Langmuir .

Pentru regiunea cu potențiale electrice scăzute, energia totală a particulelor care interacționează va fi egală cu:

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

unde este potențialul electric al stratului difuz; este reciproca grosimii stratului difuz; h este distanța dintre particule; este permisivitatea mediului de dispersie; este constanta electrică; este constanta Hamaker, care este legată de constanta van der Waals A B prin următoarea ecuație: $\varphi _{\delta }$ $\varkappa$ $\varepsilon$ $\varepsilon_{0}$ $A$

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

Aici este constanta Avogadro ; - volumul molar . $N / A$ $v_{m}$

La potențiale și distanțe mari dintre particule, această energie este determinată de ecuația:

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

unde este concentrația contraionilor în mediul de dispersie; este o constantă determinată de valoarea . $c_{0}$ $\gamma$ $\varphi _{\delta }$

Când straturile difuze au o grosime suficientă, suprapunerea lor are loc la distanțe când forțele de respingere electrostatică prevalează asupra forțelor de atracție, deoarece ambele variază inegal cu distanța. Apare o barieră potențială care împiedică apropierea; particulele diverg. Rezultă de aici că, cu cât dimensiunea stratului difuz al particulei este mai mare, cu atât forțele de presiune disjunctive sunt mai semnificative.

Când se adaugă electroliți , grosimea stratului difuz scade din cauza schimbului de adsorbție a ionilor cu același nume cu contraionii și, în acest fel, trecerea acestor ioni din stratul difuz în stratul de adsorbție.

Aplicații la teorie

Note

↑ Schukin E.D., Pertsov A.V., Amelina E.A. chimie coloidală. - M . : Editura Universității din Moscova, 1982. - S. 297. - 382 p.
↑ Deryagin B.V., Churaev M.V., Muller V.M. forțe de suprafață. - M. : Nauka, 1985. - S. 3. - 398 p.