Разрушение дисперсных систем

Система тел находится в устойчивом равновесии в том случае, когда ее свободная энергия имеет как можно меньшую величину. Наличие в коллоидных системах большой межфазной свободной энергии вследствие развитой поверхности раздела обусловливает малую устойчивость этих систем.

Элементарный акт процесса укрупнения частиц в гетерофазных системах может включать частицы, отличающиеся по составу и структуре, и различные молекулярные образования. Если дисперсная система содержит в качестве дисперсной фазы вещества со значительной растворимостью, укрупнение частиц может быть обусловлено переносом вещества от малых частиц к более крупным из-за большей величины химического потенциала первых по сравнению с последними (эффект Кельвина). Мелкие частицы постепенно растворяются (испаряются), а крупные растут. Такой процесс укрупнения называется изотермической перегонкой, его схема по характеру близка к конденсационному процессу.

Если в укрупнении, слипании участвуют твердые частицы дисперсной фазы, то этот общий процесс называется коагуляцией (от лат. coagulatio — свертывание, сгущение). Частицы объединяются в агрегаты при соударениях, происходящих в результате броуновского движения, механического воздействия на систему, а также под действием полей.

Процесс, обратный коагуляции, — распад агрегатов до первоначальных частиц — называется пептизацией. Она происходит, например, при воздействии соответствующего электролита на систему, при этом осадок переходит в золь.

Коагуляция наиболее характерна для дисперсий твердых веществ (золей, суспензий). В ходе коагуляции процесс может завершиться расслоением исходной дисперсной системы с выделением дисперсной фазы в виде коагулята (осадка, сливок). В том случае, когда частицы при образовании крупного агрегата (флокулы) в определенной степени сохраняют индивидуальность (во флокуле они разделены тонкими прослойками дисперсионной среды, содержащей в ряде случаев поверхностно-активные вещества и макромолекулы высокомолекулярных соединений), процесс такого агрегирования называется флокуляцией.

Если при укрупнении происходит непосредственный контакт частиц, содержащих только «материнское вещество» дисперсной фазы, и образуются объединенные макрообъекты (конденсационные структуры), такой процесс называется конденсацией.

Процессы укрупнения, слияния капель жидкости внутри другой жидкости (эмульсии) или газа (аэрозоли) или пузырька газа внутри жидкости (пены) называют коалесценцией (от лат. coalesco — срастаюсь, соединяюсь), т. е. это фактически также конденсационный процесс. В золях и суспензиях коалесценция практически исключается даже при непосредственном контакте твердых частиц в случае прорыва разделяющих их пленок жидкости дисперсионной среды. Процесс образования агрегатов в этом случае называется предконденсационным.

Разрушение подобных дисперсных систем может произойти при изменении внешних условий, например при нагревании, замораживании, действии электромагнитных полей, жестких лучей, механического и химического воздействия. Наиболее часто на практике применяется химический метод коагулирования дисперсных систем, основанный на введении в систему электролита.