Deryagins Regelwortlaut. Stabilitätsstudie von Eisenhydroxid-Hydrosol

Aktuelle Seite: 16 (Gesamtbuch hat 19 Seiten) [barrierefreier Leseauszug: 13 Seiten]

Schriftart:

100% +

99. Antagonismus und Synergismus bei der Wirkung von Elektrolyten auf den Gerinnungsprozess

Zur gegenseitigen Koagulation kommt es, wenn zwei Kolloide mit unterschiedlichen Ladungszeichen vermischt werden. Jedes Kolloid kann als Elektrolyt betrachtet werden, in dem ein Ion normal ist und das andere eine große Masse hat. Daraus folgt, dass ein Kolloid mit positiv geladenen Teilchen die Rolle eines koagulierenden Elektrolyten für ein Sol mit negativen Teilchen spielt und umgekehrt. Natürlich erfolgt die vollständigste Koagulation bei einem optimalen Verhältnis kolloidaler Lösungen, das der gegenseitigen Neutralisierung der Partikel entspricht. Bei einem Überschuss eines der Kolloide kommt es zu einer teilweisen Koagulation oder das System bleibt mit dem Vorzeichen der Ladung des überschüssigen Kolloids stabil (Neuladung). Die Ergebnisse der Koagulation kolloidaler Lösungen durch Elektrolytmischungen fallen unterschiedlich aus. Hier gibt es drei Fälle:

1) das Phänomen der Additivität;

2) Ionenantagonismus;

3) Ionensynergie.

In Werken Yu. M. Glazman, E. Matievich und andere Autoren untersuchten einen komplexeren, aber für die Praxis sehr wichtigen Fall – die Koagulation mit einer Elektrolytmischung.

Zusatzstoff Der Effekt besteht darin, dass sich die Koagulationskapazität in der Mischung entsprechend der Mischregel rechnerisch addiert. Wenn bei additiver Wirkung ein Elektrolyt von 1/2 bis 1 Sol zugesetzt wird, ist es zur Erzielung einer Koagulation erforderlich, 2/2 zuzugeben. Insbesondere bei der Koagulation mit Elektrolytmischungen mit dominanten Ionen gleicher Wertigkeit wird häufig ein additiver Effekt beobachtet.

Es ist seit langem bekannt, dass es neben der additiven koagulierenden Wirkung zweier Gegenionen Fälle von Antagonismus und Synergismus in ihrer Wirkung gibt, die nicht nur für viele technologische Prozesse, sondern auch für das Verständnis der Wirkungsmuster von Ionen von großer Bedeutung sind an Organen und Geweben eines lebenden Organismus, in dem biologisch aktive Ionen oft als Antagonisten oder Synergisten wirken.

Die Koagulationswirkung eines Elektrolyten beginnt in Gegenwart eines anderen, ein Phänomen, das bei Mischungen verschiedener Ionen (z. B. Al 3+ und R +) sowie bei der Koagulation eines negativen Sols beobachtet wird. Die Gründe für die Abweichung von der Additivität können eine elektrostatische Abnahme der Aktivität eines Ions in einem Elektrolytgemisch und eine Komplexbildung sein.

Bei der Koagulation mit Elektrolytmischungen wird in einigen Fällen ein Ionensynergismus beobachtet (der gegenteilige Effekt des Antagonismusphänomens, d. h. wenn die Koagulationswirkung eines Elektrolyten in Gegenwart eines anderen zunimmt). Bei einer geringen Elektrolytkonzentration unterliegen kolloidale Lösungen einer Koagulation. Durch die zusätzliche Schaffung von Adsorptionsschichten mit verbesserten strukturellen und mechanischen Eigenschaften auf der Oberfläche kolloidaler Partikel ist es möglich, die Stabilität von Lösungen gegenüber elektromagnetischer Koagulation deutlich zu erhöhen. Diese Schichten können eine Koagulation durch Elektrolyte verhindern. Eine solche Stabilisierung des Sols gegenüber Elektronen durch Zugabe einer kleinen Menge einer Lösung makromolekularer Verbindungen (Gelatine, Agar-Agar, Eialbumin usw.) wird als Schutz bezeichnet.

Schutzsole sind gegenüber Elektrolyten sehr beständig. Beispielsweise werden kolloidale Lösungen von Silber, die durch Eiweißstoffe geschützt sind und als Arzneimittel verwendet werden (Protargal, Collargal), unempfindlich gegenüber Elektrolyten und können bis zur Trockne eingedampft werden. Nach der Behandlung mit Wasser wird der Trockenrückstand wieder in ein Sol umgewandelt. Allerdings haben verschiedene Substanzen unterschiedliche Schutzwirkungen. Als Maß für die Schutzwirkung dient die Stoffmenge, die ausreicht, um unter bestimmten Standardbedingungen die Koagulation des einen oder anderen Sols zu verhindern. Beispielsweise beträgt die „Goldene Zahl“ von Gelatine 0,01, was bedeutet, dass 0,01 mg davon 10 ml schützen. Goldsol aus Koagulation mit 1 ml 10 %iger NaCl-Lösung. Die „goldene Zahl“ von Eialbumin beträgt 2,5, Stärke beträgt 20. Ebenso können Sie die „Silberzahl“, „Schwefelzahl“ usw. auswerten.

100. Koagulation stark und schwach geladener Sole

Im Laufe der Entwicklung der Kolloidchemie sind viele Theorien entstanden, die versuchen, die Stabilität hydrophober Sole (insbesondere die koagulierende Wirkung von Elektrolyten) mit verschiedenen Systemparametern und Phänomenen in Zusammenhang zu bringen, die sich aus der Wechselwirkung einer dispergierten Phase mit einer Dispersion ergeben Mittel. Am erfolgreichsten war die moderne Stabilitätstheorie, die den Namen sowjetischer Wissenschaftler trägt und als DLVO-Theorie bezeichnet wird (B. V. Deryagina, L. D. Landau, E. Verweya, Ya. Overbeck). Nach der DLVO-Theorie führt eine Erhöhung der Elektrolytkonzentration in einem Dispersionsmedium zu einer Verringerung der Dicke der diffusen Schicht. Die Dicke der diffusen Schicht nimmt auf das Maß ab, bei dem die molekularen Anziehungskräfte zu wirken beginnen. Dadurch kommt es zu einem Verlust der aggregativen und dann der kinetischen Stabilität. Die physikalische Gerinnungstheorie des DLVO ist die erste quantitative Theorie. Damit lässt sich die Gerinnungsschwelle berechnen. Als Konsequenz folgt aus dieser Theorie die Schulze-Hardy-Regel.

„Gesetz des sechsten Grades“ Deryagin Z 6 Z 6 , legt die Abhängigkeit der Gerinnungsschwelle bzw. Gerinnungsfähigkeit fest ( V k = 1/Sk) von der Ladung des Ions. Mengen V k für ein-, zwei- und drei geladene Gegenionen korrelieren gemäß der Schulze-Hardy-Regel mit 1:64:729.

Kommt es zur Koagulation durch kurzreichweitige Wechselwirkung von Partikeln, sind solche Systeme instabil und die Koagulation verläuft in den meisten Fällen irreversibel, da die Tiefe des ersten Minimums meist größer als kT ist. Die Verringerung der Barrierenhöhe kann durch spezifische Adsorption verursacht werden. Daher können wir von zwei Arten der Gerinnung sprechen: Konzentration und Adsorption.

Es ist zu beachten, dass ein Vergleich der betrachteten einfachen Theorie mit der Erfahrung für z > 2 nicht möglich ist, da diese Version der Theorie ψ 1 (с) für mehrfach geladene Gegenionen sowohl hinsichtlich der Größe als auch des Vorzeichens von nicht berücksichtigt ψ 1 .

Mit der Weiterentwicklung der DLVO-Theorie zur gegenseitigen Fixierung von Teilchen im zweiten Minimum ist es möglich, zu einem Wert des Exponenten von 3,5–2,5 zu gelangen. Dies wird durch imaginäre experimentelle Daten zur weiteren Interaktion bestätigt.

Alle Kooperationen basieren auf der DLVO-Theorie, die einen Zusammenhang zwischen den Eigenschaften der elektrischen Schicht und der Stabilität disperser Systeme herstellt. In diesen Arbeiten werden komplexere Fälle betrachtet (z. B. unter Berücksichtigung der Adsorption von Ionen) und damit die Änderung von ψ 1, die zum Phänomen der Koagulationszonen führt.

Die Idee der elektrischen Natur oder Abstoßung wird legitimer, wenn ein Zusammenhang zwischen den Koagulationszonen und der Art der Änderungen von ψ 1 in Elektrolytlösungen mit mehrfach geladenen Gegenionen hergestellt wird. Bei gleicher Ladung von Teilchen der dispersen Phase gleicher Zusammensetzung liegt es auf der Hand, dass sie sich gegenseitig elektrostatisch abstoßen.

Folglich entstehen im Rahmen einer qualitativen Betrachtung bei der Verformung der diffusen Schicht abstoßende Kräfte, und damit sich die Teilchen einander nähern können, ist es notwendig, die Barriere zu überwinden, die umso höher ist, je größer ψ 1 ist und desto höher die Barriere ist Je weiter es hinter der Oberfläche zurückbleibt, desto dicker ist die diffuse Schicht.

Bei multivalenten Gegenionen nehmen die Werte von ψ 1 mit zunehmender Konzentration deutlich schneller ab, was die Schulze-Hardy-Regel erklärt.

101. Flockung, Heterokoagulation (Definitionen, Beispiele)

Flockung- eine Art der Koagulation, die zur Bildung lockerer, flockiger Koagulate – Flocken – führt.

In vielen Fällen durchläuft die Abhängigkeit der Stabilität, ausgedrückt in Form eines quantitativen Merkmals, beispielsweise c to, von der Menge des zugesetzten „Schutzkolloids“ (HMC), ein klar definiertes Minimum. Mit anderen Worten: Die Stabilität wird verringert, wenn das IUP in einer Menge zugesetzt wird, die für eine Schutzwirkung nicht ausreicht. Dieses Phänomen, das insbesondere für lineare Makromoleküle charakteristisch ist, die an beiden Enden der Kette polare Gruppen tragen (z. B. Polyvinylalkohole), wird derzeit dadurch erklärt, dass ein langes Polymermolekül an beiden Enden an zwei verschiedene Partikel der dispergierten Phase bindet , die sie mit einer Kohlenwasserstoff-„Brücke“ zusammenhalten.

Quantitative Interpretation des Phänomens der Flockung, durchgeführt in der Theorie La Mera basierend auf Ansichten I. Langmuir zeigte, dass die Wahrscheinlichkeit der Adsorption von Molekülen, die bereits am ersten Teilchen adsorbiert sind, am anderen Ende des zweiten Teilchens umso größer ist, je größer die Anzahl dieser Moleküle und je größer der Anteil der freien Oberfläche ist. Folglich entspricht die Mindeststabilität einer halben Füllung der Oberflächenschicht mit Makromolekülen.

Dieses Phänomen (Flockung) wird aufgrund der vergleichsweise geringen Kosten von Flockungsmitteln häufig zur Sedimentation von Suspensionen, Solen und insbesondere zur Reinigung von Natur- und Abwässern genutzt.

Heterokoagulation– Wechselwirkung zwischen Partikeln unterschiedlicher Zusammensetzung oder Größe. Der Begriff der Heterokoagulation ist allgemein und umfasst als Sonderfall die von uns betrachtete Wechselwirkung zweier identischer Körper.

Ein Beispiel für Heterokoagulation ist gegenseitige Koagulation entgegengesetzt geladene Teilchen. In diesem Fall ändern die elektrostatischen Kräfte ihr Vorzeichen und werden zu Anziehungskräften. Das Fehlen einer Energiebarriere führt bei allen Werten zu einer schnellen Koagulation Mit.

Dieses Verfahren wird häufig zur praktischen Zerstörung verteilter Systeme eingesetzt, was im Zusammenhang mit dem Problem der Reinigung natürlicher und industrieller Gewässer besonders wichtig ist. So wird in Wasserwerken dem Wasser, bevor es in die Sandfilter gelangt, Al 2 (SO 4) 3 oder FeCl 3 zugesetzt; Positiv geladene Sole von Hydraten von Fe- oder Al-Oxiden, die durch Hydrolyse entstehen, bewirken eine schnelle Koagulation suspendierter negativ geladener Bodenpartikel. Das Phänomen der gegenseitigen Koagulation von Solen ist in einer Reihe natürlicher und technologischer Prozesse von großer Bedeutung. Gegenseitige Koagulation kommt in der Natur häufig vor (z. B. beim Mischen von Meer- und Flusswasser). Die Koagulation von Flusswasserkolloiden erfolgt wie folgt. Meerwassersalzionen werden an geladenen kolloidalen Partikeln des Flusswassers adsorbiert. Durch die Adsorption werden die Partikel ausgetragen, zu großen Aggregaten zusammengefasst und abgelagert. Deshalb sammelt sich nach und nach viel Schlick am Boden an und später bilden sich Inseln und Untiefen. So entstanden die Deltas vieler unserer Flüsse.

Anwendung der DLVO-Theorie Zu den Prozessen der Heterokoagulation zeigt sich, dass in manchen Fällen nicht nur U ter, sondern auch U a das Vorzeichen wechselt. Die Natur der Londoner Kräfte ändert sich in diesen Fällen nicht, sie sind immer Anziehungskräfte. Eine wesentliche Rolle bei der Fixierung adsorbierter Kolloide spielt deren Koagulation, die durch entgegengesetzte Ladungen der adsorbierten Partikel und der Oberfläche des Adsorbens verursacht wird.

L. A. Kulsky fanden heraus, dass nicht kolloidale Verunreinigungen des Wassers koaguliert werden, sondern Hydroxide, die bei der Hydrolyse des Koagulans entstehen. Die Reinigung des Wassers selbst erfolgt nicht durch Koagulation, sondern durch die Adsorption kolloidaler Verunreinigungen an der Oberfläche von Hydroxiden. Die Koagulation von Aluminiumhydroxidpartikeln und die damit verbundene Ausfällung aus Wasser erfolgt unter Einwirkung von in Wasser gelösten Elektrolyten.

102. Einfluss von Elektrolyten auf das elektrokinetische Potential. Koagulationszone

Wert ζ -Potenzial wird durch den Gesamtgehalt an Elektrolyten in der Lösung bestimmt. Eine Erhöhung der Konzentration führt zu einer Verringerung der Dicke der diffusen Schicht und geht daher mit einer Verringerung des elektrokinetischen Potentials einher. Dabei kommt es nicht nur auf die Konzentration der Ionen an, sondern auch auf deren Wertigkeit, wobei Gegenionen, also Ionen, deren Ladung der Ladung von Teilchen entgegengesetzt ist, eine besonders wichtige Rolle spielen. Besonders starker Einfluss auf ζ -Potenzial wird von einwertigen komplexen organischen Ionen (Farbstoffen, Alkaloiden usw.) ausgeübt, deren Wirkung der Wirkung zweiwertiger anorganischer Ionen auf das Potenzial entspricht.

Die Erfahrung zeigt, dass Wasserstoff- und Hydroxidionen, hochvalente Ionen (AI 3+, Fe 3+, PO 3-, Citrationen usw.) sowie komplexe organische Ionen von Alkaloiden und Farbstoffen nicht nur stark reduzieren können ζ -Potenzial, sondern auch bei einer bestimmten Konzentration einen Vorzeichenwechsel bewirken.

Bei der Koagulation sollten sich die Teilchen so weit annähern, dass die Energie der gegenseitigen Anziehung größer wäre als die Energie der thermischen (Brownschen) Bewegung, die die Teilchen voneinander wegbewegt. Der notwendige Ansatz wird durch die elektrostatische Abstoßung verhindert, die beim Kontakt der Ionenhüllen der diffusen Schicht auftritt. Beim Einbringen eines Elektrolyten in eine kolloidale Lösung laufen zwei unabhängige Prozesse ab.

Erste- Austauschadsorption von Ionen in der äußeren diffusen Hülle, d. h. der Austausch von Ionen der diffusen Schicht gegen die dominanten Ionen des eingeführten Elektrolyten; Dies erklärt ihre Leidenschaft für Koagulum.

Zweiter Prozess– Kompression dieser diffusen Schicht, wodurch ein Teil ihrer Ionen in den inneren (Helmholtz-)Teil der elektrischen Doppelschicht gelangt. Aufgrund der Verringerung der Dicke der diffusen Schicht erhalten kolloidale Partikel die Möglichkeit einer engeren Annäherung ohne Abstoßungskräfte zwischen ihnen; In einem ausreichend kleinen Abstand können die Kräfte der gegenseitigen Anziehung eine Adhäsion und Koagulation von Partikeln bewirken.

Aus der Inzidenz kann die Kompression der elektrischen Doppelschicht beurteilt werden ζ -Potenzial, das normalerweise bei der Zugabe des Elektrolyten beobachtet wird. Sein Abfall ist nicht selbst die Ursache der Koagulation, sondern dient als Indikator für Veränderungen in der Struktur der elektrischen Doppelschicht. Verbindung ζ -Potenzial mit Koagulation zeigt sich gut im Auftreten unregelmäßiger Reihen oder Koagulationszonen und kann als Beispiel betrachtet werden. Ganz anders verhalten sich Ionen drei- und vierwertiger Metalle sowie große organische Kationen, wenn sie in zunehmenden Mengen einem negativen Sol zugesetzt werden. Beim Erreichen der Koagulationsschwelle bewirken sie zunächst wie andere koagulierende Ionen eine Koagulation des Sols (erste Koagulationszone). Dann findet in einem neuen Teil des Sols bei höherer Elektrolytkonzentration keine Koagulation statt (Stabilitätszone). Darüber hinaus kommt es bei einer noch höheren Elektrolytkonzentration erneut zur Koagulation (zweite Koagulationszone). In der zweiten Stabilitätszone sind, wie durch Elektrophorese leicht festzustellen ist, kolloidale Partikel nicht mehr negativ, sondern positiv geladen. Offensichtlich können stark adsorbierte, hoch geladene Kationen und große organische Kationen in überäquivalenten Mengen in den Helmholtz-Teil der Doppelschicht eindringen. Dadurch gelangen die sie begleitenden Anionen in den diffusen Teil der Doppelschicht, wodurch sich das Vorzeichen ändert ζ -Potenzial.

Dieses Phänomen wurde benannt Koagulationszonen, die im Auftreten einer zweiten Stabilitätszone nach der Koagulationszone mit zunehmender Elektrolytkonzentration besteht. In dieser zweiten Zone weist die Teilchenladung ein entgegengesetztes Vorzeichen zur Ladung in der anfänglichen Stabilitätszone auf. Mit weiterem Wachstum Mit bei einem neuen kritischen Wert von bis Die zweite Koagulationszone tritt auf.

103. Kinetik der schnellen Koagulation. Smoluchowskis Theorie

In einem engen Konzentrationsbereich kommt es zu einem schnellen Anstieg v bis zu einem bestimmten Wert, der sich bei weiterer Steigerung nicht ändert Mit. Dementsprechend lassen sich drei klar abgegrenzte Zonen unterscheiden: Stabilität, langsame Koagulation (mit einem Schwellenwert sk m) und schnelle Koagulation (mit einem Schwellenwert ck b).

Denn mit Wachstum Mit Wenn die Höhe der Energiebarriere U abnimmt, können wir die beobachtete Regelmäßigkeit damit erklären, dass bei c = ccm eine gewisse Wahrscheinlichkeit besteht, dass das „heißeste“ (T ≥ U) Partikel; Darüber hinaus steigt diese Wahrscheinlichkeit und für c > ck erreicht b den Grenzwert – Eins. Mit anderen Worten: In diesem Bereich wird die Barriere so weit reduziert, dass alle Teilchen sie überwinden und sich die Anzahl der effektiven Kollisionen, die zur Verbindung von Teilchen führen, nicht mehr ändert. Diese Zahl hängt nur von der Partikelkonzentration ab v und ihre Geschwindigkeit.

Der Bereich der schnellen Koagulation wird als der Bereich definiert, in dem alle Einwirkungen wirksam sind.

Die Berechnung von v für diese Region wird stark vereinfacht, da sie sich auf das Zählen der Anzahl der Kollisionen reduziert. Hier treten jedoch viele Schwierigkeiten auf, da man nicht nur Kollisionen von Primärpartikeln berücksichtigen muss, sondern auch komplexere Partikel, die im Prozess der Koagulation entstehen. Diese Aufgabe wurde hervorragend gelöst M. Smoluchovsky (1916), der eine quantitative Interpretation der Kinetik der schnellen Koagulation basierend auf der Berücksichtigung der Brownschen Bewegung (Diffusion) von Partikeln vorschlug.

Prozessgeschwindigkeit v ist eine Funktion der Konzentration v und der Intensität der Brownschen Bewegung, charakterisiert durch den Diffusionskoeffizienten D.

Die Koagulationskinetik wurde von M. Smoluchowski in Bezug auf den einfachsten Fall homogener kugelförmiger Partikel entwickelt. Bei Erreichen einer bekannten Elektrolytkonzentration, die der Stabilitätsgrenze entspricht, bilden die anfänglichen Einzelpartikel durch Zusammenstoß Doppelpartikel; Wenn sie wiederum miteinander oder mit Primärpartikeln kollidieren, bilden sie immer komplexere (fünf, sechs usw.) Aggregate. Wenn wir mit p 1, p 2, p 3, ... die Konzentration von Partikeln bezeichnen, die aus einem, zwei, drei Anfangspartikeln bestehen, dann beträgt die Gesamtzahl aller Partikel nach Beginn der Koagulation Σp = p 1 + p 2 + S. 3 + ...

Da bei jeder Kombination zweier Teilchen eines entsteht (Halbierung erfolgt), verläuft der Koagulationsprozess formal als bimolekulare Reaktion, d. h. die Gesamtzahl der Teilchen nimmt mit der Zeit gemäß der Reaktionskinetikgleichung zweiter Ordnung ab:

Wo k ist die Koagulationsgeschwindigkeitskonstante, die von der Partikeldifund vom Radius der Anziehungskugel abhängt.

Smoluchowskis Theorie wiederholt einer experimentellen Überprüfung unterzogen. Werte v(Prozessgeschwindigkeit) und ξ , (Koagulationszeitraum) wird experimentell bestimmt: entweder auf direkte Weise - durch Zählen der Anzahl der Partikel pro Volumeneinheit mit der ultramikroskopischen Methode zu verschiedenen Zeitpunkten unter Bildung von Kurven v-t, oder durch die Lichtstreumethode unter Verwendung der Rayleigh-Formel. Werte v Durch die Tangente der Steigung der Tangente an die Kurve werden die Werte ermittelt ξ - durch den Tangens der Steigung der Geraden in Koordinaten. Für eine ungefähre Schätzung ist darauf hinzuweisen v Und von bis häufig wird die Zeit verwendet, die vom Einsetzen der Einwirkung eines Koagulierungsmittels bis zum Einsetzen einer merklichen Trübung der Lösung verstrichen ist, sowie das Verhältnis der optischen Dichte (oder Lichtstreuung) des Sols zu einem bestimmten Standardzeitpunkt ( (z. B. 1 oder 24 Stunden vom Start an) auf die anfängliche optische Dichte. Diese Methode wird üblicherweise als turbidimetrische oder nephelometrische Methode bezeichnet. Die experimentelle Bestätigung der Theorie der schnellen Koagulation ist ein hervorragender Beweis für die Richtigkeit der Grundideen der Diffusionstheorie und der Brownschen Bewegung.

104. Kinetik der Gerinnung. Reversibilität des Gerinnungsprozesses. Peptisierung

Die vom sowjetischen Physiker und Chemiker N. A. Fuchs entwickelte Theorie Ursprünglich für die Aerosolkoagulation gedacht, berücksichtigt es die Wechselwirkung von Partikeln, indem es den Energiebarrierewert in die kinetischen Gleichungen einführt.

Wo W- Koagulationsverzögerungskoeffizient oder Zufallsfaktor, der angibt, wie oft die Prozessgeschwindigkeit im Vergleich zur schnellen Koagulation abnimmt.

Aus der Gleichung ist ersichtlich, dass sich die Koagulation mit zunehmender Höhe der Energiebarriere stark verlangsamt du, ausgedrückt in Einheiten kT sowie mit einer Zunahme der Dicke der diffusen Schicht (Bremsung bei den „fernen“ Ansätzen) und mit einer Abnahme des Partikelradius.

Die Theorie zeigt einen linearen Zusammenhang W aus Mit, experimentell bestätigt. Die physikalische Bedeutung des Ergebnisses entspricht der Tatsache, dass die Koagulationsgeschwindigkeit im Kraftfeld größer ist als bei schneller Koagulation ohne Feld. Folglich wird der Einfluss von Energieparametern auf die Kinetik des Prozesses durch die Theorie der langsamen Koagulation beschrieben.

langsame Gerinnung kann durch die unvollständige Effizienz von Kollisionen aufgrund der Existenz einer Energiebarriere erklärt werden.

Reversibilität des Gerinnungsprozesses– die Fähigkeit koagulierter Systeme zur Peptisierung.

Niederschläge, die bei der Koagulation ausfallen, haben eine andere Struktur. Einige von ihnen sind dicht und kompakt, was auf einen engen Kontakt der Partikel hinweist, und die Koagulation ist irreversibel. Andere Koagulate nehmen ein großes Volumen ein und haben eine lockere, durchbrochene Struktur. Die darin enthaltenen Partikel bleiben isoliert, getrennt durch dünne Flüssigkeitsschichten und komprimierte elektrische Schichten. Es ist davon auszugehen, dass durch eine Erhöhung des Diffusionsgrads der elektrischen Doppelschicht das Koagulat wieder in den Solzustand überführt werden kann. Tatsächlich ist es in einigen Fällen möglich, durch Entfernen des Elektrolyt-Koagulationsmittels durch Waschen des Niederschlags einen Prozess einzuleiten, der das Gegenteil der Koagulation ist – die Peptisierung (Übergang eines Koagels in ein Sol).

Peptisierung- das ist die Desaggregation von Teilchen, die Verletzung der Verbindung zwischen ihnen, ihre Trennung voneinander. Eine Peptisierung ist umso wahrscheinlicher, je lyophilisierter das Ausgangssol ist und je weniger Zeit seit dem Zeitpunkt der Koagulation vergangen ist, da es im Laufe der Zeit bei Wechselwirkungen im Nahbereich zu einer allmählichen Verschmelzung der Partikel mit einer Abnahme der Dispersion und Oberflächenenergie kommt. In diesem Fall wird die Gerinnung irreversibel, eine Peptisierung ist ausgeschlossen. So üben Sie die Peptisierung hängt von den Ursachen der Gerinnung ab. Tatsächlich ist eine Peptisierung möglich, wenn das Koagulat mit Wasser aus dem Elektrolyten gewaschen wird (durch Dekantieren, Filtrieren oder Dialyse). Durch Waschen ist es beispielsweise möglich, frische, insbesondere mit einfach geladenen Ionen koagulierte Niederschläge von Siliciumdioxid, Zinndioxid, Metallsulfiden und Schwefel zu peptisieren. Ein Beispiel für die Peptisierung mit einer reinen Flüssigkeit ist die Peptisierung von Ton unter Einwirkung von Wasser. Bei der Wechselwirkung mit Wasser bilden sich auf der Oberfläche der Tonpartikel Ionensolvatisierungsschichten, die die Bindung zwischen den Tonpartikeln schwächen; Dadurch entsteht eine ziemlich stabile Suspension von Ton in Wasser. Die Peptisierung verläuft leichter durch Zugabe einer kleinen Menge eines Peptisierungsmittels, wodurch die Struktur der elektrischen Doppelschicht wiederhergestellt werden kann. Peptisatoren sind potenzialbildende Elektrolyte. Die Böden sind wasserdurchlässig, stark quellbar, strukturlos, kurz gesagt, peptisiert. Die Waschwirkung von Seife hängt auch mit dem Peptisierungsprozess zusammen. Fettsäureionen werden an der Oberfläche von „Schmutz“-Partikeln adsorbiert, reißen sie dadurch von der kontaminierten Oberfläche ab und überführen sie in einen Sol-Zustand – sie peptisieren; Durch den Fluss von Wasser und Schaumblasen wird das Sol vom Objekt entfernt.

Bei der Untersuchung der Gerinnung von Solen entstanden viele Theorien, mit deren Hilfe versucht wurde, alle beobachteten Muster auf qualitativer und quantitativer Ebene zu erklären.

So formulierte G. Freindlich 1908 die wichtigsten Bestimmungen Adsorptionstheorie der Koagulation beobachtet, wenn dem Sol Elektrolyte zugesetzt werden. Nach dieser Theorie erfolgt die Aggregation kolloidaler Partikel aufgrund der Adsorption von Gegenionen an der Oberfläche des Granulats und einer Abnahme des Wertes seines Zetta-Potentials. Diese Theorie war jedoch seitdem von begrenztem Nutzen berücksichtigte nur die Wirkung von Elektrolyten und konnte die Tatsachen nicht erklären, bei denen die Adhäsion von Partikeln nur mit Veränderungen in der diffusen Schicht der Mizelle verbunden war, während der Wert des ζ-Potentials des Granulats unverändert blieb.

Später entwickelte sich G. Muller Elektrostatische Theorie, die bereits davon ausging, dass das Einbringen eines Elektrolyten in ein Sol nicht die Gesamtladung in der elektrischen Doppelschicht des Partikels verändert, sondern eine Kompression (Verkleinerung) der diffusen Schicht bewirkt. Dies führt zu einer Verringerung der Stabilität des Systems.

Adsorptions-, Elektrostatik- und eine Reihe anderer Koagulationstheorien konnten nicht alle beobachteten experimentellen Fakten erklären, spielten jedoch eine positive Rolle bei der Entwicklung von Vorstellungen über die Stabilität kolloidaler Systeme. Ihre wichtigsten Bestimmungen sind zu einem integralen Bestandteil der modernen Stabilitätstheorie geworden, die gut mit dem Verhalten typischer lyophober disperser Systeme übereinstimmt.

Diese Theorie wurde zwischen 1937 und 1943 entwickelt. unabhängig voneinander B.V. Deryagin und L.D. Landau in der UdSSR und E. Verwey und J. T. Overbeck in Holland. In Anlehnung an die Anfangsbuchstaben der Autorennamen wird die Theorie DLFO genannt.

Nach dieser Theorie können sich in Lösung befindliche kolloidale Partikel aufgrund der Brownschen Bewegung frei einander annähern, bis sie ihre flüssigen, diffusen Hüllen oder Schichten berühren. In diesem Fall entstehen zwischen ihnen keine Wechselwirkungskräfte. Zur weiteren Annäherung müssen die Partikel ihre diffusen Hüllen so verformen, dass es zu ihrer gegenseitigen Überlappung (bzw. Durchdringung ineinander) kommt. Flüssigkeiten sind jedoch schlecht komprimierbar und reagieren auf Verformung, sogenannte trennende Druckkräfte die die Umsetzung dieses Prozesses behindern. Darüber hinaus sind die Kräfte des Trenndrucks umso größer, je größer die Abmessungen der diffusen Schicht sind.

Boris Wladimirowitsch Derjagin (1902 - 1994)- Russischer physikalischer Chemiker, Professor (1935), korrespondierendes Mitglied der Akademie der Wissenschaften der UdSSR (1946), Akademiker der Russischen Akademie der Wissenschaften (1992). Er entwickelte die Lehre von den Oberflächenkräften und ihrem Einfluss auf den Trenndruck und die Eigenschaften dünner Flüssigkeitsfilme. Preis für sie. M. V. Lomonosov Akademie der Wissenschaften der UdSSR (1958), Staatspreis der UdSSR (1991). Von 1936 bis 1994 leitete er das von ihm gegründete Labor und die Abteilung für Sorptionsprozesse am Institut für Physikalische Chemie der Akademie der Wissenschaften der UdSSR. Er war viele Jahre Chefredakteur der Zeitschrift „Colloid Chemistry“. 1962 - 1973 vermutete die Existenz einer besonderen Art von Wasser – Polywasser. Dann widerlegte er sich selbst und entdeckte den entscheidenden Einfluss von Verunreinigungen – Silikaten.

Wenn die kollidierenden Teilchen über genügend kinetische Energie verfügen, um die Wirkung dieser Kräfte zu überwinden, überlappen sich ihre diffusen Schichten, aber in diesem Moment entstehen zwischen ihnen und den Körnchen elektrostatische Abstoßungskräfte (da sie Ladungen mit dem gleichen Vorzeichen haben) (Abb. 68).

Reis. 68. Schema der Wechselwirkung kolloidaler Partikel: A– aggregiert stabiles System; B– Überlappung diffuser Schichten; V– Gerinnung

L ev Davidovich Landau (1908 - 1968), oft als Dau bezeichnet – sowjetischer Physiker, Akademiker der Akademie der Wissenschaften der UdSSR (gewählt 1946). Träger des Nobel-, Lenin- und dreier Stalin-Preises, Held der sozialistischen Arbeit. Mitglied der Akademien der Wissenschaften Dänemarks, der Niederlande, der USA, Frankreichs, der Physical Society of London und der Royal Society of London. Der Initiator der Gründung und Mitautor des Kurses für Theoretische Physik, der mehrere Auflagen erlebt und in viele Sprachen übersetzt wurde. Nach Landau ist eine Goldmedaille benannt, die seit 1998 von der Abteilung für Kernphysik der Russischen Akademie der Wissenschaften verliehen wird.

Je größer das ζ-Potential der Körnchen ist, desto stärker ist die gegenseitige Abstoßung der Partikel.

Im Falle der Überwindung dieser Kräfte und der Annäherung des Granulats an einen Abstand von ≈ 10–7 cm oder weniger (d. h. bis zu einem Abstand, der gleich oder kleiner als die Größe eines Moleküls des Dispersionsmediums ist), entsteht der sogenannte Van-der-Effekt Zwischen ihnen entstehen Waals-Anziehungskräfte, die physikalischer Natur sind. Sie bewirken eine Adhäsion (Verbindung) kolloidaler Partikel untereinander.

Normalerweise verfügt in einem stabilisierten hydrophoben Sol nur ein kleiner Teil der sogenannten aktiven Partikel über einen ausreichenden Vorrat an kinetischer Energie, um die Wirkung aller oben genannten Kräfte beim Aufprall zu überwinden. Daher behalten solche kolloidalen Systeme ihre Stabilität mehr oder weniger lange (abhängig vom Grad ihrer Stabilisierung). Mit steigender Temperatur nehmen Geschwindigkeit und Intensität der Brownschen Bewegung zu. Dies führt zu einer Erhöhung der kinetischen Energie kolloidaler Partikel. Immer mehr von ihnen werden aktiv. Infolgedessen beginnen sie beim Aufprall häufiger miteinander zu verkleben und die Aggregatstabilität des Sols nimmt ab.

Alle anderen äußeren Einflüsse, die auf das Sol wirken und zu einer Verringerung der Größe der diffusen Schichten und des Wertes des ζ-Potentials führen, tragen ebenfalls zu den Koagulationsprozessen bei.

Am wenigsten stabil sind kolloidale Systeme, bei denen die Partikel der dispergierten Phase keine doppelte elektrische Schicht und keine Schutzhülle aus Lösungsmittelmolekülen aufweisen.

In diesem Fall treten zwischen den Partikeln keine elektrostatischen Abstoßungskräfte und keine Kräfte des trennenden Drucks auf, und daher führt praktisch jede Kollision zwischen ihnen zu einer gegenseitigen Adhäsion.

Die physikalische Gerinnungstheorie des DLVO verfügt über einen großen mathematischen Apparat und ermöglicht die Durchführung verschiedener quantitativer Berechnungen, die gut mit den beobachteten experimentellen Fakten übereinstimmen.

Der elementare Akt der Koagulation erfolgt durch „nahe Wechselwirkung“ von Partikeln. Niederschlag ist dicht und irreversibel, da die Anziehungsenergie viel größer ist als die Abstoßungsenergie. Dabei kommt es zu einem direkten Kontakt zwischen den Partikeln, bei Abständen, die dem ersten Minimum entsprechen, bilden sich Kondensations-Kristallisations-Strukturen oder grobe Dispersionen. 2. Wenn die Barrierenhöhe groß und die Tiefe des zweiten Minimums klein ist, können die Partikel die Barriere nicht überwinden und divergieren ohne Wechselwirkung. Es handelt sich hierbei um ein „aggregativ stabiles System“. Diese Stabilität kann auf zwei Arten gebrochen werden. a) Eine Erhöhung der kinetischen Energie der Teilchen führt zu einer Erhöhung der Anzahl von Kollisionen. Übersteigt die Energie schneller Teilchen die Potentialbarriere, können die Teilchen zusammenkleben. Daher kann ein Temperaturanstieg zur Koagulation des Systems führen. b) Die Potentialbarriere kann durch Zugabe von Elektrolyten zum System verringert werden. In diesem Fall wird die DEL aufgrund der Kompression des diffusen Teils komprimiert, wodurch sich die Partikel in kürzeren Abständen einander nähern, wodurch die Anziehungskräfte zunehmen. Abb.4.3 Schema des Elektrolyteffekts auf die Gerinnung: h2< h1 3. Если глубина второго минимума достаточно велика то, незави- симо от высоты барьера, происходит так называемое «дальнее взаимо- действие» двух частиц, отвечающее второму минимуму. Вторичный минимум на участке ВС отвечает притяжению частиц через прослойку среды. Возникает взаимодействие на дальних расстоя- ниях, осадки получаются рыхлыми и обратимыми, так как минимум не глубокий. Второму минимуму соответствует явление флокуляции или образо- вание коагуляционных структур. Интерес к этим системам в последнее время велик: фиксация час- тиц во втором минимуме при достаточной концентрации дисперсной фазы может привести к превращении. Золя в полностью структуриро- ванную систему. Реальные твердые тела, составляющие основу материальной куль- туры человечества (строительные материалы, деревянные изделия, оде- жда, бумага, полимеры) – в подавляющем большинстве являются струк- турированными дисперсными системами. Вывод: Рассмотренный классический вариант теории Дерягина-Ландау да- ет хорошее согласие с экспериментальными данными. Но может быть самым главным ее достижением является обоснование правила Шульце- Гарди, которое справедливо считается краеугольным камнем для про- верки теорий устойчивости. const g = 6 – «закон шестой степени» Дерягина, устанавливающий Z зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулятора. 4.7 Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита. Медленная и быстрая коагуляция Медленная коагуляция – это когда электролита введено в таком количестве, что небольшой барьер отталкивания сохраняется (DU), здесь не все сталкивающие частицы коагулируют. Скорость ее зависит от концентрации электролита. Быстрая коагуляция – имеет место при полном исчезновении энергетического барьера, здесь каждое столкновение частиц приводит к коагуляции. Скорость быстрой коагуляции u – не зависит от концен- трации электролита. Рис.4.4 Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита При небольших количествах электролита скорость коагуляции близка к нулю (участок I). Затем скорость растет при увеличении количества электролита (участок II). Коагуляция на участке II является медленной и зависит от концентрации электролита. На участке III скорость достигает максимальное значение и уже не зависит от количества прибавляемого электролита. Такая коагуляция называется быстрой и соответствует полному исчезновению потенци- ального барьера коагуляции DU . Начало участка III отвечает порогу быстрой коагуляции g б, здесь величина x -потенциала падает до нуля. Порогу быстрой коагуляции на основании теории ДЛФО можно дать строгое определение: Порог быстрой коагуляции – это количество электролита, необхо- димое для снижения энергетического барьера до нуля. 4.8 Изменение агрегативной устойчивости при помощи электролитов. Концентрационная и нейтрализационная коагуляция Одним из способов изменения агрегативной устойчивости золей является введение электролитов. Электролиты в состоянии изменить структуру ДЭС и его диффуз- ный слой, снизить или увеличить x -потенциал и электростатическое от- талкивание, т.е. способны вызвать или предотвратить коагуляцию. Воз- можны концентрационная и нейтрализационная коагуляция электроли- тами. Причина их одна и та же – снижение x -потенциала, ослабление электростатического отталкивания. Однако механизм снижения x - потенциала различный. Рис.4.5 Падение потенциала в ДЭС до (кривая 1) и после (кривая 2) введения электролита в процессе концентрационной (а) и нейтрализационной (б) коагуляции j1 и j 2 , x1 и x 2 – значения полного и электрокинетического по- тенциалов, соответственно, до и после введения электролитов; 3 и 4 – направления адсорбции ионов электролита; х – расстояние от твердой поверхности в глубь жидкости. 1. Концентрационная коагуляция наблюдается при больших заря- дах поверхности, когда j0 ³ 100 мВ, и проводится она в основном ин- дифферентными электролитами. Эти электролиты способствуют сжа- тию диффузной части ДЭС, снижению x -потенциала (x 2 < x1), но не изменяют полный потенциал j0 . Благодаря этому (сжатию ДЭС) частицы сближаются и межмоле- кулярные силы притяжения начинают превалировать, что и вызывает слияние частиц. Правило Шульце-Гарди подтвердили теоретически Б.В. Дерягин и Л.Д. Ландау, представив расклинивающее давление как суммарный эф- фект сил отталкивания и притяжения, что позволило им вывести урав- нение, связывающее порог коагуляции с зарядом иона-коагулятора. B * e (kб T) 5 Cкр = g = , (1) A2 e 6 Z 6 где B * – константа; e – диэлектрическая постоянная; kб – константа Больцмана; T – абсолютная температура; A – постоянная Ван-дер- Ваальса; e – заряд электрона; Z – заряд иона-коагулятора. Это уравнение (4) хорошо описывает зависимость порога коагуля- ции от заряда иона-коагулятора для сильно заряженных поверхностей и соответствует эмпирическому правилу Шульце-Гарди. В уравнение (1) не входит потенциал поверхности. Таким образом, правило Шульце-Гарди справедливо в случае концентрационной коагу- ляции. 2. Нейтрализационная коагуляция происходит при малых потен- циалах поверхности (j0 £ 100 м В) под действием неиндифферентных, т.е. родственных электролитов. Особенно эффективны электролиты, со- держащие ионы большого заряда и большого радиуса, то есть хорошо адсорбирующиеся. При введении таких электролитов идет частичная нейтрализация полного потенциала поверхности при адсорбции противоионов, что приводит к снижению не только полного потенциала j0 , но и j " и x - потенциала, а также к сжатию диффузной части ДЭС. Для случая нейтрализационной коагуляции при j0 £ 100 м В авторы теории ДЛФО нашли выражение для порога коагуляции: " x 4 Cкр = g = k 2 . (2) Z Из уравнения (2) следует, что для нейтрализационной коагуляции критическая концентрация зависит от x -потенциала и, следовательно, от полного потенциала поверхности j0 . Из уравнения (2) также следует: при малых j0 порог коагуляции обратно пропорционален Z 2 коагулирующего иона. Этот случай соответствует эмпирическому правилу Эйлерса- Корфа, которое оказывается справедливым для слабо заряженных по- верхностей. В реальных системах одновременно могут действовать оба меха- низма коагуляции, поэтому зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулятора оказывается промежуточной. 4.9 Особые явления при коагуляции. Явление неправильных рядов Коагулирующая сила ионов зависит не только от заряда и радиуса коагулирующих ионов, но и от их специфической адсорбции. Кроме того, многовалентные ионы могут вызвать перезарядку по- верхности и привести к чередованию зон устойчивого и неустойчивого состояния системы. Это явление получило название явления неправиль- ных рядов. Суть: при добавлении электролитов вначале наблюдается ус- тойчивость золя, затем – коагуляция. Далее – вновь устойчивость, и, на- конец, при избытке электролита – опять коагуляция. Это объясняется тем, что многовалентные ионы (Fe3+, Al3+, Th4+) перезаряжают частицы и переводят систему из неустойчивого в устой- чивое состояние. Введение электролита AlCl3 в золь сернистого мышь- яка, имеющего первоначально отрицательный заряд. Рис.4.6 Схема неправильных рядов На рис. 4.6 можно выделить две зоны устойчивого состояния (0-1, 2-3) и две зоны коагуляции (1-2, 3-4). Зона 0-1 – электролита добавлено недостаточно, устойчивое со- стояние. Зона 1-2 – электролита добавлено достаточно, x = xкр. Идет коагу- ляция. Далее начинается перезарядка поверхности, x -потенциал приоб- ретает противоположное значение. При достижении x >+ xcr tritt wieder ein stationärer Zustand ein (Abschnitt 2-3). Im Abschnitt 3-4 wird das System erneut nach dem Schema der konzentrierten Koagulation koaguliert. Im Gegensatz zu Abschnitt 1-2, wo die Koagulation mit Al3+-Ionen erfolgt, erfolgt in Zone 3-4 die Koagulation mit Cl–-Ionen, da die Ladung der Partikel positiv geworden ist. 4.10 Koagulation mit einer Elektrolytmischung Unter industriellen Bedingungen wird zur Koagulation nicht ein Elektrolyt verwendet, sondern eine Mischung mehrerer Elektrolyte. Die koagulierende Wirkung einer Mischung aus zwei Elektrolyten ist oft nicht additiv. Manchmal ist ein Elektrolyt in einer Mischung aus mehr als einem davon erforderlich – das ist das Phänomen des Antagonismus. Wenn eine Mischung von Elektrolyten wirksamer ist als ein Elektrolyt, dann tritt das Phänomen der Synergie auf, sie benötigen in der Mischung weniger als jeder einzeln. Bei der additiven Wirkung koagulieren Elektrolyte unabhängig voneinander. Um eine Mischung aus zwei Elektrolyten zu charakterisieren, ist es zweckmäßig, die Abhängigkeit der Gerinnungsschwelle g 1 von der Gerinnungsschwelle g 2 zu verwenden. Bei additiver Wirkung ist die Abhängigkeit g 1 – g 2 linear. Der Synergismus ist durch Kurve 2 gekennzeichnet. Wenn der erste Elektrolyt in einer Menge von g 1 / 2 eingenommen wird, wird der zweite Elektrolyt in einer Menge von g 2 eingenommen< g 2 / 2 . Рис.4.7 График зависимости порога коагуляции: 1 – аддитивное действие; 2 – синергетическое действие; 3 – антагонистическое действие Синергизм электролитов широко используют на практике для коа- гуляции больших количеств дисперсных систем. 4.11 Применение коагулянтов и флокулянтов в процессах очистки воды Явление коагуляции тесно связано с проблемой удаления загрязне- ний из водных сред. В основе многих методов очистки от в.д.с – загрязнений лежит яв- ление потери системой агрегативной устойчивости путем объединения частиц под внесением специально вводимых реагентов: коагулянтов и флокулянтов. Это укрупнение частиц приводит к потере седиментационной ус- тойчивости системы и образованию осадков. В настоящее время подбор реагентов для коагуляции основывается преимущественно на эмпирических исследованиях. Чаще всего коагулирование загрязнений воды производится элек- тролитами, которые содержат многозарядные ионы (Al3+, Fe3+). Ранее процесс осветления воды объясняли нейтрализацией много- валентными катионами, заряженных, как правило, отрицательно, частиц природных вод. Однако коагуляция эти ионами связана с процессами их гидролиза, в результате которого возникают полиядерные аквагидро- комплексы, обладающие более сильной коагулирующей способностью, чем ионы. Сам процесс коагуляции подобен процессу флокуляции ВМС. В процессах водоочистки постепенно расширяется применение по- лимерных флокулянтов (ВМС): длинная молекула полимера адсорбиру- ется двумя концами на двух разных частицах дисперсной фазы и соеди- няет их «мостиком». Получается рыхлый агрегат – флоккула. Здесь час- тицы не имеют непосредственного контакта между собой. Флокулянты бывают природными и синтетическими, неионоген- ными и ионогенными. В последнем случае флокуляция возможна не только по механизму мостикообразования, но и путем нейтрализации заряда частиц противоположно заряженными ионами полиэлектролита. На празднике часто эффективным оказывается совместное приме- нение коагулянтов и флокулянтов. 4.12 Кинетика коагуляции Процесс коагуляции протекает во времени. Отсюда вытекает пред- ставление о скорости коагуляции. Скорость коагуляции – это измене- ние частичной концентрации в единице объема в единицу времени. Раз- личают быструю коагуляцию, когда каждое столкновение частиц при- водит к их слипанию и медленную коагуляцию, если не все столкновения частиц являются эффективными. Термины «быстрая» и «медленная» коагуляции условны и не связаны со скоростью процесса. При опреде- ленных условиях быстрая коагуляция может протекать очень медленно и, наоборот, медленная коагуляция может идти весьма быстро. Теория кинетики быстрой коагуляции предложена С. Смолуховским. Скорость процесса уменьшения общего числа частиц (n) во времени он рассматривает как скорость реакции второго порядка, поскольку слипание частиц происходит при столкновении двух частиц, dn = k × n2 . (3) dt После интегрирования этого уравнения получим 1æ1 1 ö k= ç - ÷ (4) t è n n0 ø или n0 n= , (5) 1+ kn0t где n0 – общее число частиц в единице объема золя до коагуляции, n – число частиц к моменту времени t, k – константа скорости процесса коагуляции, которая вычисляется по уравнению (5.5). Константа k свя- зана с коэффициентом диффузии частиц D и с расстоянием d, на кото- ром действуют силы притяжения между частицами, уравнением k = 4pDd . (6) Подставив в это уравнение вместо D его значение из уравнения Эйнштейна и учитывая, что d = 2r, получим 4 RT 3 –1 k= ,м с. (7) 3h Из формулы (7) видно, что величина k не зависит от начальной концентрации золя и от размера частиц и поэтому не меняется при их слипании. Константа скорости процесса коагуляции – постоянная толь- ко для данной коллоидной системы. Если величина константы k, вычис- ленная из экспериментальных данных, не совпадает с величиной, полу- ченной из теоретической формулы (7), то это значит, что в системе про- исходит не быстрая, а медленная коагуляция. С. Смолуховский предложил формулы, позволяющие определить с к о л ь к о ч а с т и ц того или иного порядка (первичных, вторичных и т.д.) имеется в золе ко времени t. Причем для того, чтобы исключить входящие в эти формулы трудно определяемые величины D и d, он ввел в них так называемое время половинной коагуляции q (период коагуля- ции), за которое начальная концентрация первичных частиц уменьшает- ся вдвое. Тогда для первичных частиц n0 n1 = , (8) (1 + t q) 2 для вторичных частиц n0 t q n2 = (9) (1 + t q) 3 и для частиц m-го порядка n0 (t q) m-1 nm = . (10) (1 + t q) m+1 На рис. 4.8 уравнения (8-10) изображены графически. Получен- ные кривые наглядно показывают распределение числа частиц в бы- стро коагулирующем золе. В на- чальный момент, т. е. когда t = 0, все частицы – первичные: n = n1 = n0, а n2 = n3 = n4 = 0. Через некоторое время количество всех частиц равно n, число первичных n1 уменьшается, но начинают появ- ляться двойные, тройные и др. час- тицы. По мере коагуляции эти час- тицы также постепенно исчезают, уступая место частицам высших порядков – более крупным агрега- там. Поэтому кривые, выражающие Рис.4.8 Распределение числа частиц при изменение числа частиц различных быстрой коагуляции золя порядков, со временем приобрета- ют ясно выраженные максимумы. Кривые, выражающие распределение числа частиц во времени, строят также в координатах n = f (t / q) , n = f (t) или в линейной форме – в координатах 1 / n = f (t) . Согласно теории С. Смолуховского, время половинной коагуляции не зависит от времени коагуляции. Чтобы проверить применимость тео- рии, по экспериментальным данным вычисляют q для нескольких зна- чений t по формуле, полученной из (4), . (11) Если величина q не остается постоянной при различных t, то это означает, что в системе происходит не быстрая, а медленная коагуля- ция. 4.13 Примеры коагуляции. Образование почв Мы рассмотрели развитие основных идей, определяющих содержа- ние проблемы устойчивости. Так, одна из важнейших задач заключается в сохранении устойчивого состояния суспензий, эмульсий и других объектов, проходящих в процессе переработки через сложные системы производственных агрегатов. Не менее важной для народного хозяйства является и обратная задача – скорейшего разрушения дисперсных сис- тем: дымов, туманов, эмульсий, промышленных и сточных вод. Огра- ничимся здесь иллюстрацией многообразия и сложности коагуляцион- ных явлений на примерах, связанных с процессами почвообразования. Почвы образуются при разрушении горных пород в результате вы- ветривания, выщелачивания, гидролиза и т. д. Эти процессы приводят к образованию окислов: как нерастворимых, типа SiO2, Al2O3, Fe2O3 (точ- нее – их гидроокисей), так и растворимых, типа RO и R2O (где R – ме- талл). Из-за значительной гидратации нерастворимых элементов почвы и дальнему взаимодействию в процессе взаимной коагуляции образуют- ся структурированные коагуляты, близкие по свойствам к гелям, назы- ваемые коагелями. Эти коллоидно-химические процессы определяют все многообразие существующих типов почв. Например, подзолистые почвы, типичные для северных районов нашей страны, образуются в условиях малого содержания органических остатков (гуминовых веществ) и большой влажности, вымывающей окислы основного характера (RO и R2O). Остающиеся коагели характе- ризуются высоким содержанием SiO2 и малым количеством питатель- ных веществ, необходимых для растений. Наоборот, черноземные почвы средней полосы России образуются в условиях малой влажности. В этих условиях ионы Са2+ и Mg2+ не вы- мываются и, взаимодействия с гуминовыми кислотами, образуют нерас- творимые высокомолекулярные коллоидные частицы – гуматы Са2+ и Mg2+. В процессе взаимной коагуляции положительно заряженных час- тиц R2O3 с отрицательно заряженными гуматами и SiO2 возникают

Um beim Dispergieren einen fein gemahlenen Arzneistoff zu erhalten, empfiehlt es sich, ein Lösungsmittel in der halben Menge der Masse des zerkleinerten Arzneistoffs zuzugeben.

Erläuterung der Regel

Die Partikel des Arzneistoffs weisen Risse (Griffiths-Lücken) auf, in die die Flüssigkeit eindringt. Die Flüssigkeit übt einen Zerkleinerungsdruck auf die Partikel aus, der die Kontraktionskräfte übersteigt, was zum Zermahlen beiträgt. Wenn das Mahlgut quillt, wird es in trockener Form gründlich gemahlen und erst dann die Flüssigkeit zugegeben. Nach dem Mahlen des Arzneimittels werden die Partikel durch Rühren fraktioniert. Resuspension besteht darin, dass beim Mischen eines Feststoffs mit einer Flüssigkeit, die das 10- bis 20-fache seines Volumens ausmacht, kleine Partikel in Suspension sind und große sich am Boden absetzen. Dieser Effekt wird durch unterschiedliche Sedimentationsgeschwindigkeiten von Partikeln unterschiedlicher Größe erklärt (Stokes-Gesetz). Die Suspension der am stärksten zerkleinerten Partikel wird abgelassen, das Sediment erneut zerkleinert und mit einer neuen Portion Flüssigkeit aufgerührt, bis das gesamte Sediment in eine feine Suspension übergeht.

Anwendung in der Technologie

Rezeptwert: 200 ml gereinigtes Wasser werden in einen Stand abgemessen. 3 g Stärke und 3 g basisches Wismutnitrat werden in einem Mörser mit 3 ml Wasser (nach der Deryagin-Regel) zerstoßen, dann 60-90 ml Wasser hinzugefügt, die Mischung gerührt und mehrere Minuten stehen gelassen. Lassen Sie die feine Suspension vorsichtig aus dem Sediment in das Fläschchen abtropfen. Das feuchte Sediment wird zusätzlich mit einem Stößel verrieben, mit einer neuen Portion Wasser vermischt und abgelassen. Das Mahlen und Rühren wird wiederholt, bis alle großen Partikel zu einer feinen Suspension werden.

Handbuch für Chemiker 21

Chemie und chemische Technologie

Das berechnete Verhältnis wird mit dem Verhältnis der schnellen Gerinnungsschwellen verglichen, das sich aus der Deryagin-Landau-Regel (Schulze-Hurdy-Regel) ergibt.

Eine quantitative Verfeinerung und theoretische Begründung der Schulze-Hardy-Regel lieferten Deryagin und Landau. Zur Berechnung der Gerinnungsschwelle gibt die Theorie die folgende Formel an

Die von den Autoren auf der Grundlage der Konzepte der physikalischen Gerinnungstheorie abgeleitete Deryagin-Landau-Regel ermöglicht es, den Wert der schnellen Gerinnungsschwelle zu bestimmen, der dem Verschwinden der Energiebarriere auf der Kurve des entspricht allgemeine Wechselwirkung kolloidaler Partikel in Abhängigkeit vom Abstand zwischen ihnen. Die nach dieser Regel berechneten Werte der Gerinnungsschwelle stimmen nicht immer mit den experimentellen Werten überein, da die koagulierende Wirkung von Ionen nicht nur von der Wertigkeit, sondern auch von der spezifischen Adsorption abhängt, die nicht berücksichtigt wird Berücksichtigung durch die obige Gleichung.

Die Koagulationsfähigkeit des Elektrolyten wird durch die Koagulationsschwelle charakterisiert, d. h. die minimale Konzentration des Elektrolyten D in einer kolloidalen Lösung, die zu seiner Koagulation führt. Die Koagulationsschwelle hängt von der Wertigkeit des koagulierenden Ions ab. Diese Abhängigkeit wird durch die Signifikanzregel (Schulze-Hurdy-Regel) ausgedrückt. Eine strengere, theoretisch fundierte quantitative Beziehung zwischen der Schnellkoagulationsschwelle y und der Ionenvalenz wird durch die Deryagin-Landau-Regel ausgedrückt

Dieses Ergebnis, das erstmals theoretisch von Deryagin und Landau ermittelt wurde, verfeinert die Schulze-Hardy-Regel.

Theoretische Vorstellungen über die Ursachen, die die Stabilität lyophober Sole bestimmen, wurden in den Arbeiten von B. V. Deryagin und L. D. Landau weiterentwickelt. Nach Deryagins theoretischen Ansichten und experimentellen Daten übt ein zwischen zwei darin eingetauchten Festkörpern eingeschlossener Flüssigkeitsfilm einen Trenndruck auf diese aus und verhindert dadurch, dass sie sich nähern. Die Wirkung nimmt mit der Verdünnung des Films schnell zu und nimmt durch die Anwesenheit von Elektrolyten stark ab. Unter diesem Gesichtspunkt wird die Koagulation der Partikel durch die Keilwirkung der sie trennenden Filme verhindert. Das Einbringen von Elektrolyten in das Sol führt zu einer Veränderung der elektrischen Doppelschicht, einer Kompression ihres diffusen Teils und einer Veränderung der Festigkeit der die Partikel trennenden Filme und damit zu einer Verletzung der Stabilität des Sols. Die harmonisch entwickelte mathematische Stabilitäts- und Koagulationstheorie von Deryagin und Landau führt zu einer rigorosen physikalischen Begründung der Schulze-Hardy-Valenzregel und liefert gleichzeitig eine physikalische Grundlage für die von Ostwald entdeckten empirischen Gesetzmäßigkeiten.

Die wichtigsten Gesetzmäßigkeiten der Gerinnung unter Einwirkung von Elektrolyten. Die Änderung der Stabilität von Solen mit einer Änderung des Elektrolytgehalts in ihnen war bereits den ersten Forschern kolloidaler Systeme bekannt (F. Selmi, T. Graham, M. Faraday, G. I. Borshchov). Später wurde dank der Arbeit von G. Schulz, W. Hardy, G. Picton, O. Linder, G. Freindlich, W. Pauli, G. Kroyt, N. P. Peskov, A. V. Dumansky und anderen umfangreiches experimentelles Material gesammelt und erstellt die wichtigsten theoretischen Verallgemeinerungen. Einen großen Beitrag zur Entwicklung der Theorie der Elektrolytkoagulation leisteten die sowjetischen Wissenschaftler B. V. Deryagin et al., P. A. Rebinder und seine Schule. Die experimentell festgestellten Gesetzmäßigkeiten bei der Koagulation mit Elektrolyten werden als Koagulationsregeln bezeichnet.

Erstellen Sie Diagramme der Abhängigkeit der optischen Dichte O von der Konzentration des Elektrolytsatzes (Abb. III.5). Vom Schnittpunkt der Fortsetzung beider geradliniger Kurvenabschnitte wird eine Senkrechte zur Abszissenachse abgesenkt und für jeden Elektrolyten die schnelle Gerinnungsschwelle ermittelt. Durch Division der erhaltenen Werte der Gerinnungsschwellen durch den kleinsten Wert wird eine Signifikanzregel abgeleitet und mit der Deryagin-Landau-Regel verglichen.

Die Existenz eines starken Eigenschaftssprungs in einem bestimmten Abstand vom Substrat wurde bereits früher von V. V. Karasev und B. V. Deryagin entdeckt, als sie die Abhängigkeit der Viskosität einiger organischer Flüssigkeiten vom Abstand zu einer festen Wand maßen. All dies gibt das Recht, solche Schichten als besondere Grenzphase zu bezeichnen, da das Vorhandensein einer scharfen Grenzfläche die Hauptdefinition einer Phase ist. Der Unterschied zu gewöhnlichen Phasen besteht darin, dass die Dicke der Grenzphase für eine bestimmte Temperatur ein ganz bestimmter Wert ist.

Die Theorie von Deryagin – Verwey – Overbeck besagt, dass Sk umgekehrt proportional zum sechsten Wertigkeitsgrad des koagulierenden Ions ist. Die gleiche Abhängigkeit spiegelt die experimentell gefundene Schulze-Hardy-Regel wider. Die erzielte hervorragende Übereinstimmung bestätigt deutlich die Richtigkeit der Theorie der Koagulation lyophober Sole.

Zahlreiche Objekte haben gezeigt, dass die Koagulationsschwelle umgekehrt proportional zur Wertigkeit der koagulierenden Ionen in Potenzen von 5 bis 9, oft bis zu Potenzen von 6 ist. Es wurden auch niedrigere Werte des Exponenten (2-3) beobachtet. Somit geht die Schulze-Hardy-Regel nur von einer hohen Abhängigkeit der Gerinnungsschwelle von der Wertigkeit (r) der Gegenionen aus. Dennoch wird es manchmal mit dem theoretisch abgeleiteten Gesetz 2 von Deryagin-Landau identifiziert.

Der Einfluss der Wertigkeit koagulierender Ionen auf die Koagulationsschwelle wird durch die Schulze-Hardy-Regel bestimmt: Je höher die Wertigkeit koagulierender Ionen, desto größer ist ihre Koagulationskraft bzw. desto niedriger ist die Koagulationsschwelle. Die theoretische Begründung dieser Regel erfolgte 1945 durch B. V. Deryagin und L. D. Landau. Der von ihnen gefundene Zusammenhang zwischen der Gerinnungsschwelle und der Wertigkeit der koagulierenden Ionen wird in der Form ausgedrückt

Wenn wir das im Fall des Barrieremechanismus bei r berücksichtigen

Um dünnere und stabilere wässrige Suspensionen hydrophiler Quellstoffe (basisches Wismutnitrat, Zinkoxid, Magnesiumoxid, Calciumphosphat, Carbonat und Glycerophosphat, Kohlein, Natriumbicarbonat, Eisenglycerophosphat) zu erhalten, empfiehlt sich am besten die Rührmethode, die ist eine Art Dispersionsverfahren. Der Kern der Technik besteht darin, dass die Substanz zunächst in trockener Form und dann unter Berücksichtigung der Deryagin-Regel dispergiert wird. Der resultierende dünne Brei wird etwa zehnmal mit Wasser verdünnt (Lösung), verrieben und die oberste Schicht der Suspension in eine Dosierflasche gegossen. Der Rührvorgang wird wiederholt, bis die gesamte Substanz dispergiert ist und eine feine Aufschlämmung vorliegt.

Der Einfluss eines Schmierstoffs auf die Reibungsparameter unter Grenzschmierbedingungen wird üblicherweise anhand des Adsorptionswerts des Öls (Mediums) und seiner chemischen Aktivität abgeschätzt. Die Adsorptionskapazität wird hauptsächlich bei Verwendung eines chemisch inaktiven Schmiermediums berücksichtigt. Daher schlug B. V. Deryagin vor, die Wirksamkeit des Ölfilms anhand des Kriteriums der Schmierfähigkeit zu bewerten, bei dem es sich um das Verhältnis der Rauheit der geschmierten und nicht geschmierten Oberflächen handelt. Ein weiteres Kriterium der Schmierfähigkeit ist das Verhältnis der unterschiedlichen Arbeit der Reibungskräfte ungeschmierter und geschmierter Oberflächen während der Zeit, die zum Abschleifen eines Films der Dicke /r erforderlich ist, zur Dicke dieses Films. Die Schmierfähigkeitskriterien werden hauptsächlich durch die Verweilzeit der Ölmoleküle (Schmiermittelmoleküle) auf der Reibfläche und die Aktivität des Schmiermittels bestimmt.

Bei der Elektrolytkoagulation nach dem Konzentrationsmechanismus (für hoch geladene Teilchen) ist die Koagulationsschwelle Cc gemäß der Deryagin-Landau-Regel (Begründung der empirischen Schulze-Hardy-Regel) umgekehrt proportional zur Ladung von 2 Gegeniono13 zum sechste Potenz, d.h.

Die Theorie der elektrischen Doppelschicht wurde in den Werken von Frumkin und Deryagin entwickelt. Nach ihren Vorstellungen grenzt die innere Schicht der Ionen der elektrischen Doppelschicht, die sogenannten Potentialbildner, eng an einige der entgegengesetzt geladenen Ionen (Abb. 50, a), die sogenannten Gegenionen und. Dieser Teil der Gegenionen bewegt sich mit dem Partikel und bildet eine 6 Zoll dicke Schicht, die sogenannte Adsorptionsschicht. Auf Abb. 50, und die Grenze zwischen einem solchen Partikel und dem Medium ist durch eine gepunktete Linie angegeben. Die restlichen Gegenionen befinden sich im Dispersionsmedium und sind dort in der Regel diffus verteilt.

In jüngster Zeit liegen jedoch experimentelle Daten vor, die darauf hindeuten, dass die Schulze-Hardy-Regel in Form des Deryagin-Landau-Gesetzes in einigen Fällen nicht anwendbar ist. Experimentell werden häufig erhebliche Abweichungen von diesem Muster beobachtet, nämlich in einigen Fällen die Die koagulierende Wirkung von Elektrolyten ist bis zu einem Grad von weniger als sechs proportional zur Wertigkeit der Gegenionen. Laut I. F. Efremov und O. G. Usyarov handelt es sich hierbei um eine Abweichung von

Die Anwendbarkeit der Deryagin-Theorie und der Schulze-Hardy-Regel für die Koagulation makromolekularer Verbindungen wurde am Beispiel von Kautschuklatices gezeigt, wenn diese mit Elektrolyten unterschiedlicher Wertigkeit interagieren (Voyutsky, Neumann, Sandomirsky).

Selbst in der betrachteten ersten Näherung stimmt die Theorie jedoch gut mit experimentellen Daten überein (z. B. den Daten von Schenkel und Kitchener zu monodispersen Latices), aber ihre vielleicht wichtigste Errungenschaft ist die Untermauerung der Schulze-Hardy-Regel, die gilt zu Recht als Grundstein für die Prüfung von Stabilitätstheorien. Betrachten Sie diese Erklärung. Eine Analyse der Bedingungen für die Stabilität dispergierter Systeme zeigt, dass die Randbedingungen für eine schnelle Koagulation im Sinne der Theorie von Deryagin als Umax = 0 und domax/ek = 0 geschrieben werden können, wobei C/max die maximale Energie ist (Abb. XIII . 7). Diese Bedingungen drücken die Reduzierung der Barrierenhöhe auf Null aus.

Im einfachsten Fall ist u = onst. Coef. T. ruhen in der Regel mehr Koeffizient. kinematisches T., so dass die Startkraft (Startdrehmoment) größer ist als der Widerstand gegen gleichmäßige Bewegung. Genauer gesagt, körperlich Prozesse mit trockenem T. spiegeln sich im sogenannten wider. zweigliedrig nach dem Deryaginschen Reibungsgesetz ts = F / (N + PgS), wobei / - zu N den durch die Kräfte des Intermols verursachten Druck ergänzt. Interaktion Körper reiben, und eigentlich S-pov-et. Kontakt reibender Körper aufgrund der Welligkeit und Rauheit der Oberflächen T. Kontakt der Körper ist nicht vollständig.

In den Werken von 1937 und 1940. Deryagin leitete unter Verwendung der Fuchs-Formeln für die Koagulationsrate wechselwirkender Teilchen ein Kriterium für die Aggregatstabilität schwach geladener kolloidaler Teilchen für zwei Grenzfälle ab, in denen der Teilchenradius viel kleiner ist als die Dicke ionischer Atmosphären, oder mit anderen Worten: die charakteristische Debye-Länge und wenn der Teilchenradius viel größer ist als die Dicke ionischer Atmosphären. Im zweiten Fall verallgemeinert und verfeinert das Kriterium die empirische Regel von Eilers-Korf, die mit einer Reihe experimenteller Fakten übereinstimmt. Gleichzeitig wurde die Existenz eines Fernminimums auf der Kurve gezeigt, das die Abhängigkeit der Wechselwirkungskraft (Abstoßungskraft) vom Abstand ausdrückt.

Eine bekannte Schwierigkeit für die Theorie bestand darin, dass die Regel des umgekehrten sechsten Grades (die von Deryagin und Landau verfeinerte Hardy-Schulze-Regel) auch dann eingehalten wird, wenn das dimensionslose Potenzial der Oberfläche nicht nur klein, sondern kleiner als Eins ist. Dies ist möglich, wie Glazman et al. , wenn sich das Produkt aus Potential und Ladung des Gegenions kaum ändert, wenn sich dieses ändert. Eine quantitative Erklärung hierfür anhand der Unabhängigkeit der Adsorption von Gegenionen von der Ladung lieferte Usyarov.

Die am weitesten entwickelte Theorie der Stabilität ionostabilisierter kolloidaler Lösungen hat zu einer Reihe grundlegender Ergebnisse geführt. Die Theorie stark geladener Sole, die nur die Konzentrationskoagulation berücksichtigt, ermöglichte es, die Schulze-Hardy-Regel in Form des Deryagin-Laidau-Gesetzes 2 zu untermauern. Bei moderaten Potentialen kolloidaler Partikel ändern sich die Koagulationsschwellen mit der Wertigkeit der Gegenionen gemäß dem Gesetz 2, wobei 2 a 6, was ebenfalls in Übereinstimmung ist. mit der Schulze-Hurdy-Regel. Die Theorie ermöglichte es, die verschiedenen Gesetzmäßigkeiten der koagulierenden Wirkung von Elektrolytmischungen und die Wirkung von Synergismen zu belegen, die zuvor nicht erklärt werden konnten. Es sollte auch darauf hingewiesen werden, dass auf der Grundlage der Theorie die Rechtswidrigkeit weit verbreitet ist

Nachdem die Werte der genauen Gerinnungsschwelle für alle Elektrolyte ermittelt wurden, wird eine Signifikanzregel abgeleitet, nach der die gefundenen Schwellenwerte durch die kleinste Gerinnungsschwelle (für AI I3) dividiert werden. Das experimentelle Verhältnis der Gerinnungsschwellen wird mit dem theoretischen Verhältnis verglichen, das nach der Deryagin-Landau-Regel berechnet wurde, nach der Y a b Vai u 11 1. Die Ergebnisse des Vergleichs werden analysiert und die Arbeit in einem Laborjournal registriert.

Siehe Seiten, auf denen der Begriff erwähnt wird Deryagins Regel: Synthetische Polymere im Druck (1961) – [c.130]

Regelerklärung

Anwendung in der Technik

Bismuthi subnitratis ana 3.0

M.D.S. Wischen Sie die Gesichtshaut ab

Deryagins Regel- eine vom Chemiker B.V. Deryagin entwickelte Regel zur Technologie vieler Darreichungsformen.

Aquae destillatae 200 ml

Anmerkungen

1. Sinev D. N., Marchenko L. G., Sineva T. D. Referenzhandbuch zur pharmazeutischen Technologie von Arzneimitteln. 2. Aufl., überarbeitet. und zusätzlich - St. Petersburg: SPKhFA-Verlag, Newski-Dialekt, 2001. - 316 S.
2. Nikolaev L.A. Medizin. 2. Aufl., rev. und zusätzlich - Minsk: Höhere Schule, 1988.
3. Bobylev R. V., Gryadunova G. P., Ivanova L. A. et al. Technologie der Darreichungsformen. T. 2. - M.: „Medizin“, 1991.

Wikimedia-Stiftung. 2010 .

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was die „Deryagin-Regel“ ist:

Deryagins Regel- Deryagin-Regel – eine vom Chemiker B. V. Deryagin entwickelte Regel zur Technologie vieler Darreichungsformen. Die Regel selbst klingt so: „Um bei der Dispersion einen feinteiligen Arzneistoff zu erhalten, empfiehlt es sich, ... Wikipedia hinzuzufügen.“

Deryagin, Boris Wladimirowitsch- Boris Vladimirovich Deryagin Geburtsdatum: 9. August 1902 (1902 08 09) Geburtsort: Moskau Sterbedatum: 16. Mai 1994 (1994 05 16) (91 Jahre alt) ... Wikipedia

Internationale Gesellschaft für Krishna-Bewusstsein- Artikel über die Geschichte des Hinduismus, Pantheon-Ziele ... Wikipedia

Pädophilie- Pädophilie ... Wikipedia

Exhibitionismus- ICD 10 F ... Wikipedia

Gewaltverbrechen- eine der Komponenten der allgemeinen Struktur der Kriminalität, zu der auch Handlungen im Zusammenhang mit körperlicher und geistiger Gewalt gegen eine Person oder der Androhung ihrer Anwendung gehören. Gewaltverbrechen können im weitesten Sinne verstanden werden, während darin ... ... Wikipedia

Exhibitionismus

Exhibitionist- Exhibitionismus (lateinisch exhibeo ausstellen, zeigen) ist eine Form abweichenden Sexualverhaltens, bei der sexuelle Befriedigung durch Vorführung der Genitalien gegenüber Fremden, meist des anderen Geschlechts, sowie in der Öffentlichkeit erreicht wird ... ... Wikipedia

sexueller Komplex- Dies sind Darstellungen einer Person mit einer negativen emotionalen Färbung (Gefühle der Unzufriedenheit, Angst, Sünde) im Zusammenhang mit sexuellen Beziehungen, die sowohl auf das Sexualleben als auch allgemein auf ... ... Wikipedia einen erheblichen und manchmal entscheidenden Einfluss haben

KOAGULATION- (von lateinisch coagulatio Koagulation, Verdickung), die Vereinigung von Partikeln der dispergierten Phase zu Aggregaten aufgrund der Adhäsion (Adhäsion) von Partikeln während ihrer Kollisionen. Kollisionen entstehen durch Brownsche Bewegung sowie Sedimentation, die Bewegung von Partikeln ... Chemische Enzyklopädie

KAPITEL 20. SUSPENSIONEN

Suspensionen (Suspensionen)- eine flüssige Darreichungsform zur inneren, äußerlichen und parenteralen Anwendung, die als dispergierte Phase einen oder mehrere pulverförmige Arzneimittel enthält, die in einem flüssigen Dispersionsmedium verteilt sind (SP XI, Heft 2, S. 214). Die Partikelgröße der dispergierten Phase von Suspensionen sollte 50 µm nicht überschreiten. Gemäß den Anforderungen der US Pharmacopoeia, dem British Pharmaceutical Code, sollte sie 10–20 Mikrometer betragen.

Suspensionen sind undurchsichtige Flüssigkeiten mit einer in Privatartikeln angegebenen Partikelgröße, die keinen Papierfilter passieren und unter einem herkömmlichen Mikroskop sichtbar sind. Als mikroheterogene Systeme zeichnen sich Suspensionen durch kinetische (Sedimentation) und aggregative (Kondensation) Instabilität aus.

Suspensionen sind während der Lagerung instabil, daher:

- Vor Gebrauch wird die Suspension 1-2 Minuten lang geschüttelt.

- Es werden keine wirksamen und giftigen Stoffe in die Darreichungsform abgegeben.

Eine Ausnahme besteht dann, wenn die im Rezept verordnete Stoffmenge die höchste Einzeldosis nicht überschreitet.

Wenn ein Stoff der Liste A in einer höheren Einzeldosis verschreibungspflichtig ist, ist das Arzneimittel nicht herstellungspflichtig.

20.1. VORTEILE VON AUFHÄNGUNGEN

Die Vorteile von Suspensionen gegenüber anderen Darreichungsformen sind:

- die Bequemlichkeit der Darreichungsform für Patienten, insbesondere für Kinder, die keine Tabletten oder Kapseln schlucken können;

- weniger intensiver Geschmack von Suspensionen als Lösungen. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, den Geschmack von Arzneimitteln durch die Zugabe von Sirupen und Aromen zu korrigieren;

— Arzneimittel in Suspensionen sind stabiler als in Lösung. Dies ist insbesondere bei der Herstellung von Darreichungsformen mit Antibiotika wichtig.

20.2. NACHTEILE VON AUFHÄNGUNGEN

Die Nachteile von Aufhängungen sind:

— Physikalische Instabilität: Absetzen (Sedimentation), Zusammenfügen und Vergrößern der Partikel (Aggregation) und Zusammenfügen fester und flüssiger Phasen (Kondensation). Diese physikalischen Phänomene führen zur Ausfällung oder zum Aufschwimmen der festen Phase. Der Grundsatz der Gleichmäßigkeit der Dosierung wird verletzt;

- die Notwendigkeit, dass der Patient die Suspension vor der Verwendung intensiv durchmischt, um einen homogenen Zustand wiederherzustellen;

- unbefriedigend kurze Haltbarkeit - 3 Tage (Verordnung des Gesundheitsministeriums der Russischen Föderation? 214).

20.3. PHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN VON SUSPENSIONEN

Die Sedimentationsstabilität von Suspensionen wird durch das Stokes-Gesetz bestimmt, nach dem die Sedimentationsgeschwindigkeit direkt proportional zum Quadrat des Partikeldurchmessers, der Differenz der Partikeldichten und des dispergierten Mediums und 18-mal umgekehrt proportional zur Viskosität des Suspensionsmediums ist Mittel:

Aus dem Stokes-Gesetz folgt, dass die Sedimentationsstabilität von Suspensionen umso höher ist, je höher der Grad der Partikelgrößenreduzierung und je höher die Viskosität des Mediums ist. Darüber hinaus hängt die Stabilität von Suspensionen vom Grad der Affinität des Arzneimittels zum Dispersionsmedium und dem Vorhandensein einer elektrischen Ladung der Partikel ab. In Suspensionen sind Partikel der festen Phase bei guter Benetzbarkeit durch das Dispersionsmedium mit Solvathüllen umhüllt, die eine Koaleszenz (Kombination) verhindern.

Partikel (Suspensionen von Stoffen mit hydrophilen Eigenschaften). Daher ist der Einsatz oberflächenaktiver Stoffe (Tenside) nicht erforderlich. Bei schlechter Benetzbarkeit werden keine Solvathüllen gebildet, was zur Ausfällung oder zum Aufschwimmen fester Partikel (Suspensionen von Stoffen mit ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften) führt.

20.4. HERSTELLUNGSVERFAHREN FÜR AUFHÄNGUNGEN

In der pharmazeutischen Technologie werden 2 Methoden zur Herstellung von Suspensionen verwendet:

- Kondensation (durch kontrollierte Kristallisation). Beispielsweise werden ethanolische Lösungen von Bor-, Salicyl- und anderen Säuren zu Wasser gegeben. Die ausgefallenen Kristalle bilden eine Suspension;

- Dispergierung (durch Mahlen kristalliner Substanzen in einem Dispersionsmedium).

20.5. HILFSSTOFFE ZUR STABILISIERUNG VON SUSPENSIONEN

Um die Stabilität von Suspensionen mit hydrophoben Substanzen zu erhöhen, verwenden Sie:

A. Verdickungsmittel—Stoffe mit unbedeutender Oberflächenaktivität, die jedoch die Stabilität der Suspension durch Erhöhung der Viskosität des Systems gewährleisten.

- natürlich (Gummi, Alginate, Carrageen, Guarkernmehl, Gelatine);

- synthetisch (M!, Natriumcarboxymethylcellulose - Carbopol?);

- anorganisch (Aerosil, Bentonit, Magnesiumaluminosilikat – Veegum?).

— Tenside, die die Grenzflächenspannung an der Phasengrenze senken (Tweens, Fettzucker, Pentol, T-2-Emulgator usw.).

Tabelle 20.1 zeigt die Stabilisatoren und ihre Konzentrationen, die zur Herstellung von Suspensionen hydrophober Substanzen verwendet werden.

Tabelle 20.1. Federungsstabilisatoren

Stabilisatormenge (g) pro 1,0 Arzneistoff

mit ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften

mit leicht ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften

Notiz. Um die Schwefelsuspension zur äußerlichen Anwendung zu stabilisieren, wird empfohlen, medizinische Seife in einer Menge von 0,1 bis 0,2 g pro 1,0 g Schwefel zu verwenden. Aus medizinischer Sicht ist der Zusatz von Seife ratsam, da diese als Tensid die Poren der Haut lockert und das tiefe Eindringen von Schwefel fördert, der bei der Behandlung von Krätze und anderen Hauterkrankungen eingesetzt wird. Es ist zu beachten, dass die Verwendung von Seife als Schwefelstabilisator nur unter ärztlicher Anweisung empfohlen wird. Wenn das Rezept Salze zweiwertiger Metalle enthält, wird die Seifenmenge auf 0,3-0,4 g pro 10 g Schwefel erhöht. Gleichzeitig wird empfohlen, Schwefelsuspensionen mit Alkohol und Glycerin zu sterilisieren.

Zur Stabilisierung von Arzneimitteln mit ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften wird Gelatose im Verhältnis 1:1 und bei leicht ausgeprägten Eigenschaften 1:0,5 eingesetzt.

Ausnahme: Schwefelschlamm (siehe Tabelle 20.1).

20.6. TECHNOLOGIE ZUR ERHALTUNG VON AUFHÄNGUNGEN

Das technologische Schema zur Gewinnung von Suspensionen durch das Dispersionsverfahren besteht aus den folgenden Schritten:

1. Die Vorbereitungsphase umfasst die folgenden technologischen Vorgänge:

- Vorbereitung des Arbeitsplatzes;

— Vorbereitung von Materialien, Ausrüstung;

- Berechnungen, Gestaltung der Rückseite des PPC;

- Wiegen von Schwebstoffen.

2. Die Schleifphase umfasst 2 technologische Vorgänge:

- Erhalten einer konzentrierten Suspension (Pulpe);

- Gewinnung einer verdünnten Suspension, einschließlich Fraktionierung (Suspension und Absetzen).

Notiz. Dieser Schritt ist für Suspensionen von Stoffen mit hydrophilen Eigenschaften obligatorisch und für Suspensionen von Stoffen mit hydrophoben Eigenschaften nicht erforderlich. Dies wird durch die Sedimentationsinstabilität des ersteren und die Aggregatinstabilität des letzteren erklärt.

A. Der Vorgang, eine konzentrierte Suspension zu erhalten. Um eine konzentrierte Suspension zu erhalten, wird ein Mahlvorgang in einem flüssigen Medium verwendet. Das Einbringen von Flüssigkeit trägt durch die spaltende Wirkung der Oberflächenspannungskräfte (Rehbinder-Effekt) zu einer feineren Zerkleinerung der Partikel bei (Abb. 20.1).

Reis. 20.1. Rebinder-Effekt

Zum ersten Mal untersuchte der russische Wissenschaftler P.A. den Keileffekt einer Flüssigkeit und eine durch diesen Effekt bedingte Abnahme der Festigkeit von Feststoffen. Rehbinder im Jahr 1928. Der Rehbinder-Effekt beruht auf der zerstörerischen Wirkung der unterschiedlichen Kräfte der Oberflächenspannung einer Flüssigkeit im Inneren eines Risses in einem festen Körper (siehe Abb. 20.1). Die Wirkung wird durch die Struktur des Festkörpers (Vorhandensein von Versetzungen, Rissen), die Eigenschaften der Flüssigkeit (Viskosität) und deren Menge bestimmt. Durch die Einwirkung von Oberflächenspannungskräften kommt es zu einem mehrfachen Festigkeitsabfall und einer Zunahme der Sprödigkeit des Festkörpers. Dies erleichtert und verbessert das mechanische Schleifen verschiedener Materialien.

B.V. Deryagin untersuchte den Einfluss des Rebinder-Effekts auf die Mahlung pharmazeutischer Pulver. Er bestimmte das optimale Verhältnis der Masse einer Flüssigkeit zur Masse eines Feststoffs, das ungefähr 1/2 beträgt.

Um feinteilige Arzneistoffe zu erhalten, empfiehlt es sich, zunächst eine konzentrierte Suspension durch Mahlen der suspendierten Stoffe in Wasser, Arzneistofflösungen oder anderen Hilfsflüssigkeiten in einer Menge von 1/2 der Masse des zerkleinerten Arzneistoffs zu erhalten ( B.V. Deryagins Regel, basierend auf dem Effekt Rebinder).

B. Der Vorgang der Gewinnung einer verdünnten Suspension, einschließlich Fraktionierung (Suspension und Absetzen). Ziel der Operation ist es, Partikel zu erhalten, die kleiner als 50 µm sind. Partikel dieser Größe bilden Suspensionen, die 2–3 Minuten lang homogen bleiben, d. h. die Zeit, die für die Dosierung und Einnahme der Darreichungsform durch den Patienten benötigt wird.

Nachdem eine konzentrierte Suspension erhalten wurde, wird Wasser in einer Menge zugegeben, die das 10- bis 20-fache der dispergierten Phase übersteigt. Anschließend wird die Suspension intensiv gerührt (Agitieren) und 2-3 Minuten ruhen lassen, um die Partikel zu fraktionieren. Kleine Partikel sind in der Schwebe, große Partikel setzen sich am Boden ab. Eine dünne Suspension wird abgelassen, das Sediment erneut zerkleinert und mit einer neuen Portion Flüssigkeit aufgerührt. Der Vorgang wird wiederholt, bis das gesamte Sediment in eine feine Suspension übergeht.

Bismuthi subnitratis ana 3,0 Aq. Rig. 200 ml

200 ml gereinigtes Wasser in den Ständer abmessen. 3,0 g Stärke und 3,0 g basisches Wismutnitrat werden in einem Mörser mit 3 ml Wasser (B.V. Deryagins Regel) zerkleinert, 60-90 ml Wasser hinzugefügt, die Mischung gerührt und 2-3 Minuten ruhen gelassen. Aus dem Sediment wird vorsichtig eine dünne Suspension in ein Fläschchen gegossen. Der Rest im Mörser wird zusätzlich mit einem Stößel zermahlen, mit einer neuen Portion Wasser vermischt, abgelassen. Das Mahlen und Rühren wird wiederholt, bis alle großen Partikel zu einer feinen Suspension werden.

Bei der Herstellung von Suspensionen hydrophober Substanzen mit ausgeprägten Eigenschaften ist die Zugabe von Ethanol erforderlich, beispielsweise bei der Dispersion schwer mahlbarer Substanzen.

Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5 % - 120 ml

Coffeini-natrii benzoatis 0,5

M.D.S. 3-mal täglich 1 Esslöffel.

112 ml gereinigtes Wasser, 5 ml Koffein-Natriumbenzoat-Lösung (1:10) und 3 ml Natriumbromid-Lösung (1:5) werden in den Ständer dosiert. 1,0 g Kampfer mit 10 Tropfen 95 %igem Ethanol werden in einem Mörser bis zur Auflösung gemahlen, 1,0 g Gelatose und 1 ml der vorbereiteten Arzneimittellösung werden zugegeben und gemischt, bis ein dünner Brei entsteht. Das Fruchtfleisch wird in ein Dosierfläschchen mit einer Lösung aus Koffein-Natriumbenzoat und Natriumbromid überführt und in Teilen hinzugefügt.

Bei der Herstellung von Suspensionen, die Arzneimittel in einer Konzentration von 3 % oder mehr enthalten, werden diese nach Gewicht hergestellt. Daher ist es in diesem Fall erforderlich, im schriftlichen Kontrollpass das Taragewicht und die Masse der hergestellten Suspension anzugeben .

Beispiel 3 Rp.: Zinkoxid Talci ana 5,0

Aq. purificata 100ml

M.D.S. Wischen Sie die Gesichtshaut ab.

In einem Mörser werden zunächst 5,0 g Zinkoxid und 5,0 g Talkum in trockener Form vermischt, dann ca. 5 ml gereinigtes Wasser zugegeben (B.V. Deryagins Regel) und verrieben, bis eine breiige Masse entsteht. Das restliche gereinigte Wasser wird portionsweise zu dem dünnen Brei gegeben, mit einem Stößel vermischt, in ein Fläschchen umgefüllt und ausgemacht.

Suspensionen werden nicht gefiltert.

3. Mischphase umfasst die Einführung anderer Arzneimittel in Form von Lösungen. Ein Merkmal dieser Phase ist die Notwendigkeit, die Verträglichkeit beider Arzneimittel und deren Einfluss auf die Sedimentationsstabilität von Suspensionen zu überprüfen. Starke Elektrolyte und polare Substanzen verschlechtern die Stabilität von Suspensionen drastisch.

Wenn die Suspension anorganische Salze enthält, ist es besser, eine konzentrierte Suspension herzustellen, indem man die Substanz mit gereinigtem Wasser verreibt, dann einen Stabilisator hinzufügt und dann Salzlösungen in aufsteigender Konzentrationsreihenfolge hinzufügt.

4. Phase des Designs und der Verpackung. Suspensionen werden ähnlich wie flüssige Darreichungsformen in einem Behälter verpackt, der die Erhaltung der Qualität des Arzneimittels während des Verfallsdatums gewährleistet. Am bequemsten ist die Verpackung von Suspensionen in Spritzen, die mit Adaptern und Spendern ausgestattet sind (Abb. 20.2).

Bei der Registrierung müssen zusätzliche Warnhinweise auf dem Etikett angebracht werden: „Vor Gebrauch schütteln“, „Einfrieren ist nicht akzeptabel“, „Haltbarkeit 3 ​​Tage“.

5. Bewertung der Qualität von Suspensionen. Die Qualität der hergestellten Suspensionen wird auf die gleiche Weise wie bei anderen flüssigen Darreichungsformen bewertet, d. h. Überprüfen Sie das Dokument

Reis. 20.2. Spritzen und Düsen zur Dosierung von Suspensionen

tion (Rezept, Reisepass), Design, Verpackung, Farbe, Geruch, Abwesenheit mechanischer Verunreinigungen, Abweichungen in Volumen oder Masse. Spezifische Qualitätsindikatoren für Suspensionen sind die Resuspendierbarkeit und Gleichmäßigkeit der Partikel der dispergierten Phase.

Resuspendierbarkeit. Bei Vorhandensein von Sedimenten wird durch Schütteln für 20–40 Sekunden nach 24 Stunden Lagerung und 40–60 Sekunden nach 24–72 Stunden Lagerung eine gleichmäßige Partikelverteilung im gesamten Volumen der Suspensionen wiederhergestellt.

Homogenität der Partikel der dispergierten Phase. Es sollten keine heterogenen großen Partikel der dispergierten Phase vorhanden sein.

Notiz. Die Bestimmung der Partikelgröße erfolgt mikroskopisch. Die Partikelgröße der dispergierten Phase sollte die in privaten Artikeln zu Suspensionen einzelner Arzneimittel (FS, VFS) angegebenen Größen nicht überschreiten.

20.7. BEISPIELE FÜR SUSPENSIONSREZEPTE (VERORDNUNG DES MOH DER UDSSR? 223 VOM 12.08.1991)

1. Suspension von Jodoform und Cynicoxid in Glycerin Rp.: Iodoformii 9.0

Zinkoxid 10,0 Glycerin bis 25,0 M.D.S. Extern.

Aktion und Hinweise: Antiseptikum.

2. Schwefelsuspension mit Chloramphenicol und Salicylsäurealkohol

Rp.: Laevomycetini Ac. salicylici ana 1,5 Sulfuris praecip. 2,5 Sp. Ethylalkohol 70 % – 50 ml M.D.S. Wischen Sie die Haut ab.

Aktion und Hinweise: antibakteriell und antiseptisch bei Hautkrankheiten.

3. Suspension aus Zinkoxid, Talk und Stärke Rp.: Zinkoxid

Aq. pur. 100 ml M.D.S. Extern.

Aktion und Hinweise: antiseptisch, adstringierend.

4. Suspension „Novocindol“ Rp.: Zinkoxid

sp. Ethylalkohol 96 % – 21,4 ml

Aq. rsh \ ad 100.0 M.D.S. Schmieren Sie die Haut.

Aktion und Hinweise: antiseptisch, adstringierend und lokalanästhetisch.

5. Suspension aus Zinkoxid, Talk, Stärke und Anästhesinalkohol-Glycerin

Anaesthesini ana 12.0

sp. Ethylalkohol 70 % – 20,0 ml Aq. pur. Anzeige 100,0

M.D.S. Auf die Haut auftragen.

Aktion und Hinweise: antiseptisch, adstringierend, örtlich betäubend.

6. Suspension aus Zinkoxid, Stärke, Talk, Anestezin und Borsäure, Wasser-Glycerin

Rp.: Zinci ohidi Amyli

Talciana 30,0 Anaesthesini 5,0

Sol. Ac. Borici 2% - 200,0

1. Was ist die Definition von Suspensionen als Darreichungsform? Was sind sie

Merkmale als heterogenes System?

2. Welche Arten der Stabilität der Aufhängung als heterogenes System gibt es?

3. Welche Faktoren beeinflussen die Stabilität von Aufhängungen?

4. Wie stellt man eine Suspension hydrophiler Substanzen her?

5. Wie erklärt man die Anwendung der Regel von Prof. B.V. Deryagin und die Methode der Resuspension bei der Herstellung von Suspensionen?

6. Welche Rolle spielen Stabilisatoren und ihr Wirkmechanismus?

7. Wie lässt sich die Wahl eines Stabilisators für Suspensionen hydrophober Stoffe begründen?

8. Wie stellt man Suspensionen aus Substanzen mit milden hydrophoben Eigenschaften her?

9. So bereiten Sie Suspensionen aus Substanzen mit ausgeprägter Hydro-

10. Was sind die Merkmale der Herstellung einer Schwefelsuspension?

11. Was sind die wichtigsten Indikatoren zur Beurteilung der Qualität einer Federung?

12. Welche Veränderungen können Suspensionen während der Lagerung erfahren?

1. Vor Gebrauch wird die Suspension geschüttelt:

2. Giftige Stoffe in Suspensionen:

2. Sie werden freigegeben, wenn die in der Verordnung vorgeschriebene Menge des giftigen Stoffes die höchste Einzeldosis nicht überschreitet.

3. Die Sedimentationsgeschwindigkeit ist direkt proportional zu:

1. Das Quadrat des Partikeldurchmessers.

2. Dichten von Partikeln und einem dispergierten Medium.

3. Viskosität des Mediums.

4. Die Vorteile von Suspensionen gegenüber anderen Darreichungsformen sind:

1. Physikalische Stabilität (Sedimentation).

2. Die Bequemlichkeit der Darreichungsform für Patienten (Kinder), die keine Tabletten oder Kapseln schlucken können.

3. Kurze Haltbarkeit – 3 Tage.

5. Aus dem Stokes-Gesetz folgt: Je höher der Grad der Partikelgrößenreduzierung, desto höher die Sedimentationsstabilität von Suspensionen:

6. Aus dem Stokes-Gesetz folgt: Je größer die Viskosität des Mediums, desto stabiler die Sedimentation von Suspensionen:

7. Zur Stabilisierung von Arzneimitteln mit ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften wird Gelatose im Verhältnis:

8. Zur Stabilisierung von Arzneistoffen mit leicht ausgeprägten hydrophoben Eigenschaften wird Gelatose im Verhältnis:

9. Die Fraktionierung (Suspension und Sedimentation) ist für Suspensionen von Stoffen obligatorisch, die Folgendes aufweisen:

1. Hydrophile Eigenschaften.

2. Hydrophobe Eigenschaften.

10. Um feinteilige Arzneistoffe zu erhalten, empfiehlt es sich, zunächst eine konzentrierte Suspension durch Mahlen der suspendierten Stoffe in Wasser, Arzneistofflösungen oder anderen Hilfsflüssigkeiten in der Menge zu erhalten:

1. 1/1 der Masse des zerkleinerten Arzneimittels.

2. 1/2 der Masse des zerkleinerten Arzneimittels.

3. 2/1 der Masse des zerkleinerten Arzneimittels.

11. Bei der Herstellung von Suspensionen, die Arzneimittel in einer Konzentration von 3 % enthalten, werden diese hergestellt:

13. Wenn die Suspension anorganische Salze enthält, ist es besser, eine konzentrierte Suspension herzustellen, indem man die Substanz einreibt mit:

1. Salzlösung.

2. Gereinigtes Wasser.

14. Um ein Rezept zuzubereiten:

Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5 % 120 ml Camphorae 1,0 Coffeini-natrii benzoatis 0,5

15. Gesamtrezeptvolumen:

Rp.: Solutionis Natrii bromidi 0,5 % 120 ml Camphorae 1,0 Coffeini-natrii benzoatis 0,5:

3. Das Rezept basiert auf dem Gewicht.

16. Rp.: Zinkoxid; Talciana 5.0 Aquae purificata 100 ml