Агрегативная устойчивость

Укрупнение в результате слипания твердых частиц дисперсной фазы называют коагуляцией [коагуляция лат. coagulation свертывание, сгущение], слияние капелек жидкости – коалесценцией (рис. 30).

Рис. 30. Нарушение агрегативной устойчивости в результате слияния капель нерастворимого в воде органического вещества (коалесценция)

 

Коалесценция происходит за счет энергии поверхностного натяжения. В результате слияния капель жидкости сокращается площадь s поверхности раздела фаз. На рис. 31, а представлены семь шарообразных капель радиусом 0.1 мм, которые имеют следующий объем и площадь:

, .

При слиянии в крупную каплю объем, занимаемый образовавшейся каплей, остается прежним, но площадь поверхности сокращается почти вдвое (рис. 31, б):

V = 4 p r ³/3 = 0.029 мм³,

r = = 0.19 мм,

.

 

 

Рис. 31. Самопроизвольное уменьшение поверхности раздела фаз, приводящее к снижению энергии поверхностного натяжения

 

Существует возможность объяснения укрупнения капель жидкости, связанный с различием парциальных давлений газа над поверхностью мелких и крупных капель Это можно продемонстрировать на каплях жидкости, находящихся длительное время под колпаком (рис. 32). Парциальное давление газа над поверхностью мелких капель выше парциального давления над поверхностью крупных капель, поэтому крупные капли постепенно увеличиваются за счет мелких капель при диффузии молекул в газовой фазе.

Рис. 32. Укрупнение капелек ртути, находящихся в закрытом объеме

Слипание частиц приводит к нарушению агрегативной устойчивости (рис. 33).

Рис. 33. Нарушение агрегативной устойчивости в результате слипания частичек вещества (коагуляция)

 

В высокодисперсных системах агрегативная устойчивость обеспечивается электростатическим отталкиванием одинаково заряженных коллоидных частиц (рис 34).