Formulimi i rregullit të Deryagin. Studimi i stabilitetit të hidrosolit të hidroksidit të hekurit

Faqja aktuale: 16 (gjithsej libri ka 19 faqe) [fragment leximi i aksesueshëm: 13 faqe]

Fonti:

100% +

99. Antagonizmi dhe sinergjia në veprimin e elektroliteve në procesin e koagulimit

Koagulimi i ndërsjellë ndodh kur përzihen dy koloidë me shenja të ndryshme ngarkese. Çdo koloid mund të konsiderohet si një elektrolit, në të cilin një jon është normal, dhe tjetri ka një masë të madhe. Nga kjo rrjedh se një koloid me grimca të ngarkuara pozitivisht do të luajë rolin e një elektroliti koagulues për një sol me grimca negative, dhe anasjelltas. Natyrisht, koagulimi më i plotë ndodh në një raport optimal të zgjidhjeve koloidale që korrespondojnë me neutralizimin e ndërsjellë të grimcave. Me një tepricë të njërit prej koloideve, do të ndodhë koagulim i pjesshëm, ose sistemi do të mbetet i qëndrueshëm me shenjën e ngarkesës së koloidit të tepërt (rimbushje). Rezultatet e koagulimit të tretësirave koloidale nga përzierjet e elektroliteve rezultojnë të jenë të ndryshme. Këtu janë tre raste:

1) fenomeni i aditivitetit;

2) antagonizmi i joneve;

3) sinergjia e joneve.

Në punime Yu. M. Glazman, E. Matievich dhe autorë të tjerë studiuan një rast më kompleks, por shumë të rëndësishëm për praktikë - koagulimin me një përzierje elektrolitesh.

aditiv efekti është që kapaciteti i koagulimit në përzierje shtohet në mënyrë aritmetike sipas rregullit të përzierjes. Në rastin e veprimit aditiv, nëse një elektrolit shtohet nga 1/2 në 1 sol, atëherë për të arritur koagulimin është e nevojshme të shtohet nga 2/2. Shpesh vërehet një efekt aditiv, veçanërisht kur koagulohet me përzierje elektrolitesh me jone dominante të së njëjtës valencë.

Dihet prej kohësh se, krahas veprimit koagulues aditiv të dy kundërjoneve, ka raste të antagonizmit dhe sinergjisë në veprimin e tyre, të cilat janë shumë të rëndësishme jo vetëm për shumë procese teknologjike, por edhe për të kuptuar modelet e efektit të joneve. në organet dhe indet e një organizmi të gjallë, në të cilin jonet biologjikisht aktive shpesh veprojnë si antagonistë ose sinergjistë.

Veprimi koagulues i një elektroliti fillon në prani të një tjetri, që është një fenomen që vërehet në përzierjet e joneve të ndryshme (për shembull, Al 3+ dhe R +), si dhe gjatë koagulimit të një sol negative. Arsyet e devijimit nga aditiviteti mund të jenë një rënie elektrostatike e aktivitetit të një joni në një përzierje elektrolitesh dhe formimi kompleks.

Kur koagulohet me përzierje elektrolitesh, në disa raste vërehet sinergjia e joneve (efekti i kundërt i fenomenit të antagonizmit, d.m.th., kur efekti koagulues i një elektroliti rritet në prani të një tjetri). Në një përqendrim të ulët të elektroliteve, tretësirat koloidale i nënshtrohen koagulimit. Me krijimin shtesë të shtresave adsorbuese me veti të përmirësuara strukturore dhe mekanike në sipërfaqen e grimcave koloidale, është e mundur të rritet ndjeshëm qëndrueshmëria e tretësirave kundër koagulimit elektromagnetik. Këto shtresa mund të parandalojnë koagulimin nga elektrolitet. Një stabilizim i tillë i sollit në lidhje me elektronet duke shtuar një sasi të vogël të një tretësire të komponimeve makromolekulare (xhelatinë, agar-agar, albuminë veze, etj.) quhet mbrojtje.

Solet mbrojtëse janë shumë rezistente ndaj elektroliteve. Për shembull, tretësirat koloidale të argjendit, të cilat mbrohen nga substanca proteinike dhe përdoren si ilaçe (protargal, kolargal), bëhen të pandjeshme ndaj elektroliteve dhe mund të avullohen deri në tharje. Pas trajtimit me ujë, mbetja e thatë shndërrohet përsëri në sol. Megjithatë, substanca të ndryshme kanë efekte të ndryshme mbrojtëse. Sasia e substancës e mjaftueshme për të parandaluar koagulimin e një ose tjetrës sol, në kushte të caktuara standarde, shërben si masë e veprimit mbrojtës. Për shembull, "Numri i Artë" i xhelatinës është 0.01, që do të thotë se 0.01 mg e saj mbron 10 ml. Sol ari nga koagulimi me 1 ml tretësirë ​​NaCl 10% “Numri i artë” i albuminës së vezës është 2.5, niseshteja është 20. Po kështu mund të vlerësoni “Numrin e argjendit”, “Numrin e squfurit” etj.

100. Koagulimi i soleve me ngarkesë të fortë dhe të dobët

Gjatë zhvillimit të kimisë koloidale, janë shfaqur shumë teori që përpiqen të lidhin stabilitetin e soleve hidrofobike (në veçanti, efektin koagulues të elektroliteve) me parametra dhe fenomene të ndryshme të sistemit që dalin nga ndërveprimi i një faze të shpërndarë me një dispersion. e mesme. Më e suksesshmja ishte teoria moderne e stabilitetit, e cila mban emrin e shkencëtarëve sovjetikë dhe është përcaktuar si teoria DLVO. (B. V. Deryagina, L. D. Landau, E. Verweya, Po. Overbeck). Sipas teorisë DLVO, një rritje në përqendrimin e elektrolitit në një mjedis dispersioni çon në një ulje të trashësisë së shtresës difuze. Trashësia e shtresës difuze zvogëlohet në madhësinë në të cilën fillojnë të veprojnë forcat e tërheqjes molekulare. Si rezultat, ka një humbje të stabilitetit agregativ, dhe më pas kinetik. Teoria fizike e koagulimit DLVO është teoria e parë sasiore. Mund të përdoret për të llogaritur pragun e koagulimit. Si pasojë, rregulli Schulze-Hardy rrjedh nga kjo teori.

"Ligji i shkallës së gjashtë" Deryagin Z 6 Z 6, përcakton varësinë e pragut të koagulimit ose aftësisë së koagulimit ( V k = 1/Sk) mbi ngarkesën e jonit. Sasitë V k për kundërjonet e ngarkuara një, dy dhe tre korrelojnë me njëri-tjetrin si 1:64:729 në përputhje me rregullin Schulze-Hardy.

Nëse koagulimi ndodh si rezultat i ndërveprimit me rreze të shkurtër të grimcave, atëherë sisteme të tilla janë të paqëndrueshme dhe koagulimi vazhdon në shumicën e rasteve në mënyrë të pakthyeshme, pasi thellësia e minimumit të parë është zakonisht më e madhe se kT. Ulja e lartësisë së barrierës mund të shkaktohet nga adsorbimi specifik. Prandaj, mund të flasim për dy lloje të koagulimit: përqendrimi dhe adsorbimi.

Duhet të theksohet se një krahasim i teorisë së thjeshtë të konsideruar me përvojën për z > 2 nuk është i mundur, pasi ky version i teorisë nuk merr parasysh ψ 1 (с) për kundërjonet e ngarkuara shumëfish, në lidhje me madhësinë dhe shenjën e ψ 1 .

Me zhvillimin e mëtejshëm të teorisë DLVO për fiksimin e ndërsjellë të grimcave në minimumin e dytë, është e mundur të arrihet në një vlerë të eksponentit të barabartë me 3,5-2,5. Kjo konfirmohet nga të dhënat eksperimentale imagjinare mbi ndërveprimin e mëtejshëm.

Të gjitha bashkëpunimet bazohen në teorinë DLVO, e cila vendos një marrëdhënie midis vetive të shtresës elektrike dhe stabilitetit të sistemeve disperse. Në këto punime konsiderohen raste më komplekse (për shembull, duke marrë parasysh përthithjen e joneve), dhe për rrjedhojë ndryshimin e ψ 1 që vjen deri te dukuria e zonave të koagulimit.

Ideja e natyrës elektrike ose e zmbrapsjes bëhet më legjitime kur vendoset një lidhje midis zonave të koagulimit dhe natyrës së ndryshimeve në ψ 1 në tretësirat e elektrolitit me kundërjone të ngarkuara shumëfish. Me të njëjtën ngarkesë grimcash të fazës disperse të së njëjtës përbërje, duket qartë se ato duhet të sprapsin njëra-tjetrën në mënyrë elektrostatike.

Rrjedhimisht, në kuadrin e një konsiderate cilësore, forcat refuzuese lindin kur shtresa difuze deformohet dhe në mënyrë që grimcat t'i afrohen njëra-tjetrës, është e nevojshme të kapërcehet barriera që është sa më e lartë, sa më e lartë të jetë ψ 1 dhe më tej ajo mbetet pas sipërfaqes, aq më e madhe është trashësia e shtresës difuze.

Për kundërjonet shumëvalente, vlerat e ψ 1 zvogëlohen me rritjen e përqendrimit shumë më shpejt, gjë që shpjegon rregullin Schulze-Hardy.

101. Flokulim, heterokoagulim (përkufizime, shembuj)

flokulimi- një lloj koagulimi, i cili çon në formimin e mpiksjeve të lirshme, të rrumbullakosura - flokulave.

Në shumë raste, varësia e stabilitetit, e shprehur në terma të disa karakteristikave sasiore, për shembull c ndaj, nga sasia e koloidit "mbrojtës" të shtuar (HMC), kalon përmes një minimumi të përcaktuar qartë. Me fjalë të tjera, stabiliteti zvogëlohet kur DIU shtohet në një sasi të pamjaftueshme për një efekt mbrojtës. Ky fenomen, i cili është veçanërisht karakteristik për makromolekulat lineare që mbajnë grupe polare në të dy skajet e zinxhirit (për shembull, alkoolet polivinil), aktualisht shpjegohet me faktin se një molekulë e gjatë polimeri ngjitet në të dy skajet me dy grimca të ndryshme të fazës së shpërndarë. , duke i mbajtur së bashku me një "urë" hidrokarbure.

Interpretimi sasior i fenomenit të flokulimit, i realizuar në teori La Mera bazuar në pikëpamje I. Langmuir , tregoi se probabiliteti i adsorbimit nga ana tjetër në grimcën e dytë për molekulat tashmë të absorbuara në grimcën e parë do të jetë sa më i madh, aq më i madh numri i këtyre molekulave dhe aq më i madh është fraksioni i sipërfaqes së lirë. Rrjedhimisht, stabiliteti minimal korrespondon me gjysmën e mbushjes së shtresës sipërfaqësore me makromolekula.

Ky fenomen (flokulim), për shkak të çmimit të lirë të flokulantëve, përdoret gjerësisht për sedimentimin e suspensioneve, soleve, dhe veçanërisht për qëllime të pastrimit të ujërave natyrore dhe të ndotura.

heterokoagulimi– ndërveprim ndërmjet grimcave të ndryshme në përbërje ose madhësi. Koncepti i heterokoagulimit është i përgjithshëm; ai përfshin, si një rast të veçantë, ndërveprimin e dy trupave identikë të konsideruar nga ne.

Një shembull i heterokoagulimit është koagulimit të ndërsjellë grimca të ngarkuara në mënyrë të kundërt. Në këtë rast, forcat elektrostatike ndryshojnë shenjë dhe bëhen forca tërheqëse. Mungesa e një pengese energjie çon në koagulim të shpejtë në çdo vlerë Me.

Ky proces përdoret gjerësisht për shkatërrimin praktik të sistemeve të shpërndara, gjë që është veçanërisht e rëndësishme në lidhje me problemin e pastrimit të ujërave natyrore dhe industriale. Pra, në ujësjellësin, para se uji të hyjë në filtrat e rërës, i shtohet Al 2 (SO 4) 3 ose FeCl 3; Solet e ngarkuara pozitivisht të hidrateve të oksideve të Fe ose Al, të formuara si rezultat i hidrolizës, shkaktojnë koagulim të shpejtë të grimcave të ngarkuara negativisht të pezulluara të tokës. Fenomeni i koagulimit të ndërsjellë të soleve ka një rëndësi të madhe në një sërë procesesh natyrore dhe teknologjike. Koagulimi i ndërsjellë është i zakonshëm në natyrë (për shembull, kur përzihet uji i detit dhe i lumit). Koagulimi i koloideve të ujit të lumit ndodh si më poshtë. Jonet e kripës së ujit të detit absorbohen në grimcat e ngarkuara koloidale të ujit të lumit. Si rezultat i adsorbimit, grimcat shkarkohen, kombinohen në agregate të mëdha dhe depozitohen. Kjo është arsyeja pse shumë llum gradualisht grumbullohet në fund, dhe më vonë formohen ishuj dhe cekët. Kështu u krijuan deltat e shumë lumenjve tanë.

Zbatimi i teorisë DLVO ndaj proceseve të heterokoagulimit tregon se në disa raste, jo vetëm U ter, por edhe U një shenjë ndryshon. Natyra e forcave londineze në këto raste nuk ndryshon, ato janë gjithmonë forca tërheqëse. Një rol thelbësor në procesin e fiksimit të koloideve të përthithura luan koagulimi i tyre i shkaktuar nga ngarkesat e kundërta të grimcave të absorbuara dhe sipërfaqes së adsorbuesit.

L. A. Kulsky zbuloi se nuk janë papastërtitë koloidale të ujit që i nënshtrohen koagulimit, por hidroksidet e formuara gjatë hidrolizës së koagulantit. Pastrimi i ujit në vetvete nuk ndodh si rezultat i koagulimit, por për shkak të adsorbimit të papastërtive koloidale në sipërfaqen e hidroksideve. Koagulimi i grimcave të hidroksidit të aluminit dhe reshjet e lidhura me to nga uji ndodhin nën veprimin e elektroliteve të tretur në ujë.

102. Ndikimi i elektroliteve në potencialin elektrokinetik. Zona e koagulimit

Vlera ζ -potenciali përcaktohet nga përmbajtja totale e elektroliteve në tretësirë. Një rritje e përqendrimit sjell një ulje të trashësisë së shtresës difuze dhe, për rrjedhojë, shoqërohet me një ulje të potencialit elektrokinetik. Kjo varet jo vetëm nga përqendrimi i joneve, por edhe nga valenca e tyre, dhe kundërjonet, d.m.th., jonet ngarkesa e të cilëve është e kundërt me ngarkesën e grimcave, luajnë një rol veçanërisht të rëndësishëm. Ndikim veçanërisht i fortë në ζ -potenciali ushtrohet nga jonet organike komplekse monovalente (ngjyra, alkaloide etj.), efekti i të cilave është në përpjesëtim me efektin në potencialin e joneve inorganike dyvalente.

Përvoja tregon se jonet e hidrogjenit dhe hidroksidit, jonet me valencë të lartë (AI 3+, Fe 3+, PO 3-, jonet e citrateve, etj.), si dhe jonet organike komplekse të alkaloideve, ngjyrave, jo vetëm që janë në gjendje të reduktojnë shumë ζ -potencial, por edhe në një përqendrim të caktuar shkaktojnë një ndryshim në shenjën e tij.

Gjatë koagulimit, grimcat duhet të afrohen në një distancë të tillë që energjia e tërheqjes së ndërsjellë të jetë më e madhe se energjia e lëvizjes termike (Brownian), e cila i largon grimcat nga njëra-tjetra. Qasja e nevojshme parandalohet nga zmbrapsja elektrostatike që ndodh kur predhat jonike të shtresës difuze vijnë në kontakt. Kur një elektrolit futet në një tretësirë ​​koloidale, ndodhin dy procese të pavarura.

E para- shkëmbimi i adsorbimit të joneve në shtresën e jashtme difuze, d.m.th., shkëmbimi i joneve të shtresës difuze për jonet mbizotëruese të elektrolitit të futur; kjo shpjegon pasionin e tyre për koagulimin.

Procesi i dytë– ngjeshja e kësaj shtrese difuze, si rezultat i së cilës disa nga jonet e saj kalojnë në pjesën e brendshme (Helmholtz) të shtresës elektrike të dyfishtë. Për shkak të zvogëlimit të trashësisë së shtresës difuze, grimcat koloidale fitojnë mundësinë e afrimit më të afërt pa forca refuzuese ndërmjet tyre; në një distancë mjaft të vogël, forcat e tërheqjes së ndërsjellë janë në gjendje të shkaktojnë ngjitje, koagulim të grimcave.

Ngjeshja e shtresës së dyfishtë elektrike mund të gjykohet nga incidenca ζ -potenciali, i cili zakonisht vërehet me shtimin e elektrolitit. Rënia e tij nuk është në vetvete shkaktar i koagulimit, por shërben si tregues i ndryshimeve që ndodhin në strukturën e shtresës së dyfishtë elektrike. Lidhje ζ -potenciali me koagulim manifestohet mirë në shfaqjen e rreshtave apo zonave të parregullta të koagulimit dhe mund të konsiderohet si shembull. Jonet e metaleve tre dhe katërvalente, si dhe kationet e mëdha organike, kur i shtohen një sol negative në sasi në rritje, sillen krejt ndryshe. Fillimisht, me arritjen e pragut të koagulimit, ato si jonet e tjera koaguluese shkaktojnë koagulimin e solit (zona e parë e koagulimit). Pastaj, në një pjesë të re të sol në një përqendrim më të lartë të elektrolitit, koagulimi nuk ndodh (zona e stabilitetit). Më tej, në një përqendrim edhe më të lartë të elektrolitit, koagulimi ndodh përsëri (zona e dytë e koagulimit). Në zonën e dytë të stabilitetit, siç është e lehtë të përcaktohet me elektroforezë, grimcat koloidale nuk kanë më një ngarkesë negative, por pozitive. Natyrisht, kationet e ngarkuar shumë të adsorbuar dhe kationet e mëdha organike mund të hyjnë në pjesën e Helmholtz-it të shtresës së dyfishtë në sasi superekuivalente. Për shkak të kësaj, anionet që i shoqërojnë ato hyjnë në pjesën difuze të shtresës së dyfishtë, e cila ndryshon shenjën ζ - potencial.

Ky fenomen është emërtuar zonat e koagulimit, e cila konsiston në shfaqjen e një zone të dytë të stabilitetit pas zonës së koagulimit me rritjen e përqendrimit të elektrolitit. Në këtë zonë të dytë, ngarkesa e grimcave rezulton të jetë e kundërt në shenjë me ngarkesën në zonën fillestare të stabilitetit. Me rritje të mëtejshme Me në një vlerë të re kritike nga tek ndodh zona e dytë e koagulimit.

103. Kinetika e koagulimit të shpejtë. Teoria e Smoluchowski-t

Në një gamë të ngushtë përqendrimesh, ka një rritje të shpejtë v deri në një vlerë të caktuar, e cila nuk ndryshon me rritjen e mëtejshme Me. Në përputhje me këtë, mund të dallohen tre zona të përcaktuara qartë: stabiliteti, koagulimi i ngadalshëm (me prag sk m) dhe koagulimi i shpejtë (me prag ck b).

Sepse me rritjen Me lartësia e pengesës së energjisë U zvogëlohet, rregullsinë e vëzhguar mund ta shpjegojmë me faktin se në c = ccm ekziston një probabilitet i caktuar që "më i nxehti" (T ≥ U) grimca; Më tej, kjo probabilitet rritet dhe për c > ck b arrin vlerën kufizuese - unitetin. Me fjalë të tjera, në këtë rajon barriera zvogëlohet në atë masë sa të gjitha grimcat e kapërcejnë atë dhe numri i përplasjeve efektive që çojnë në lidhjen e grimcave nuk ndryshon më. Ky numër varet vetëm nga përqendrimi i grimcave v dhe shpejtësinë e tyre.

Rajoni i koagulimit të shpejtë përcaktohet si rajoni në të cilin të gjitha ndikimet janë efektive.

Llogaritja e v për këtë rajon është thjeshtuar shumë, pasi zvogëlohet në numërimin e numrit të përplasjeve. Sidoqoftë, këtu lindin shumë vështirësi, pasi duhet të merren parasysh përplasjet jo vetëm të grimcave parësore, por edhe të atyre më komplekse të formuara në procesin e koagulimit. Kjo detyrë u zgjidh shkëlqyeshëm M. Smoluchovsky (1916), i cili propozoi një interpretim sasior të kinetikës së koagulimit të shpejtë bazuar në marrjen në konsideratë të lëvizjes Browniane (difuzionit) të grimcave.

Shpejtësia e procesit v është një funksion i përqendrimit v dhe intensitetit të lëvizjes Brownian, i karakterizuar nga koeficienti i difuzionit D.

Kinetika e koagulimit u zhvillua nga M. Smoluchowski në lidhje me rastin më të thjeshtë të grimcave sferike homogjene. Kur arrihet një përqendrim i njohur i elektrolitit që korrespondon me kufirin e qëndrueshmërisë, grimcat e vetme fillestare, duke u përplasur, formojnë grimca të dyfishta; ato, nga ana e tyre, duke u përplasur me njëra-tjetrën ose me grimcat parësore, formojnë agregate gjithnjë e më komplekse (pesë, gjashtë etj.). Nëse shënojmë me p 1, p 2, p 3, ... përqendrimin e grimcave që përbëhen nga një, dy, tre ato fillestare, atëherë numri i përgjithshëm i të gjitha grimcave pas fillimit të koagulimit është Σp = p 1 + p 2 + p 3 + ...

Meqenëse me çdo kombinim të dy grimcave formohet një (ndodh përgjysmimi), procesi i koagulimit formalisht vazhdon si një reaksion bimolekular, d.m.th., numri i përgjithshëm i grimcave zvogëlohet me kalimin e kohës sipas ekuacionit të kinetikës së reaksionit të rendit të dytë:

ku kështë konstanta e shpejtësisë së koagulimit, e cila varet nga konstanta e shpejtësisë së difuzionit të grimcave dhe nga rrezja e sferës së tërheqjes.

Teoria e Smoluchowski-t i nënshtrohen në mënyrë të përsëritur verifikimit eksperimental. vlerat v(shpejtësia e procesit) dhe ξ , (periudha e koagulimit) përcaktohet eksperimentalisht: qoftë në mënyrë të drejtpërdrejtë - duke numëruar numrin e grimcave për njësi vëllimi me metodën ultramikroskopike në momente të ndryshme kohore, me ndërtimin e kurbave. v-t, ose me metodën e shpërndarjes së dritës duke përdorur formulën Rayleigh. vlerat v gjenden nga tangjentja e pjerrësisë së tangjentes në kurbë, vlerat ξ - nga tangjentja e pjerrësisë së drejtëzës në koordinata. Duhet theksuar se për një vlerësim të përafërt v dhe nga tek shpesh përdoret koha e kaluar nga fillimi i ekspozimit ndaj një agjenti koagulues deri në fillimin e një turbullimi të dukshëm të tretësirës, ​​si dhe raporti i densitetit optik (ose shpërndarjes së dritës) të sollit në një pikë standarde të caktuar kohore ( për shembull, 1 ose 24 orë nga fillimi) deri në densitetin optik fillestar. Kjo metodë zakonisht quhet turbidimetrike ose nefelometrike. Konfirmimi eksperimental i teorisë së koagulimit të shpejtë është një provë e shkëlqyer e korrektësisë së ideve themelore të teorisë së difuzionit dhe lëvizjes Brownian.

104. Kinetika e koagulimit. Kthyeshmëria e procesit të koagulimit. Peptizimi

Teoria e zhvilluar nga fizikani dhe kimisti sovjetik N. A. Fuchs fillimisht për koagulimin e aerosolit, merr parasysh ndërveprimin e grimcave duke futur vlerën e barrierës së energjisë në ekuacionet kinetike.

ku W- koeficienti i ngadalësimit të koagulimit ose faktori i rastësishëm, që tregon se sa herë ulet shpejtësia e procesit në krahasim me koagulimin e shpejtë.

Mund të shihet nga ekuacioni se koagulimi ngadalësohet ndjeshëm me një rritje në lartësinë e barrierës së energjisë ju, të shprehura në njësi kT, si dhe me një rritje të trashësisë së shtresës difuze (frenimi në afrimet "larg") dhe me një ulje të rrezes së grimcës.

Teoria tregon një marrëdhënie lineare W nga Me, e konfirmuar eksperimentalisht. Kuptimi fizik i rezultatit korrespondon me faktin se shkalla e koagulimit në fushën e forcës është më e madhe se në rastin e koagulimit të shpejtë në mungesë të fushës. Rrjedhimisht, efekti i parametrave të energjisë në kinetikën e procesit përshkruhet nga teoria e koagulimit të ngadaltë.

koagulimit të ngadalshëm mund të shpjegohet me efikasitetin jo të plotë të përplasjeve për shkak të ekzistencës së një pengese energjetike.

Kthyeshmëria e procesit të koagulimit– aftësia e sistemeve të koaguluara për peptizim.

Precipitatet që bien gjatë koagulimit kanë një strukturë të ndryshme. Disa prej tyre janë të dendura, kompakte, gjë që tregon kontakt të ngushtë të grimcave dhe koagulimi është i pakthyeshëm. Koagulat e tjerë zënë një vëllim të madh dhe kanë një strukturë të lirshme, të hapur. Grimcat në to mbeten të izoluara, të ndara nga shtresa të holla të lëngshme dhe shtresa elektrike të ngjeshur. Mund të supozohet se, duke rritur shkallën e difuzionit të shtresës së dyfishtë elektrike, mund të transferohet përsëri koagulati në gjendjen sol. Në të vërtetë, në disa raste, duke hequr qafe koagulatorin e elektrolitit duke larë precipitatin, është e mundur të nxitet një proces që është e kundërta e koagulimit - peptizimi (kalimi i koagelit në sol).

Peptizimi- ky është zbërthimi i grimcave, cenimi i lidhjes mes tyre, ndarja e tyre nga njëra-tjetra. Peptizimi është aq më i mundshëm, aq më i liofilizuar është sol-i fillestar dhe sa më pak kohë ka kaluar nga momenti i koagulimit, pasi me kalimin e kohës, gjatë ndërveprimit me rreze të shkurtër, ndodh bashkimi gradual i grimcave me një ulje të shpërndarjes dhe energjisë sipërfaqësore. Në këtë rast, koagulimi bëhet i pakthyeshëm, peptizimi përjashtohet. Si të praktikoni peptizimin varet nga shkaqet e koagulimit. Në të vërtetë, peptizimi do të jetë i mundur nëse koagulati lahet nga elektroliti me ujë (duke përdorur dekantim, filtrim ose dializë). Për shembull, duke larë është e mundur të peptizohen precipitatet e freskëta të dioksidit të silikonit, dioksidit të kallajit, sulfideve të metaleve dhe squfurit, veçanërisht të mpiksur me jone të ngarkuar vetëm. Një shembull i peptizimit me një lëng të pastër është peptizimi i argjilës nën veprimin e ujit. Kur ndërveprojnë me ujin, në sipërfaqen e grimcave të argjilës shfaqen shtresa të tretjes jonike, të cilat dobësojnë lidhjen midis grimcave të argjilës; si rezultat, formohet një pezullim mjaft i qëndrueshëm i argjilës në ujë. Peptizimi vazhdon më lehtë me shtimin e një sasie të vogël të një agjenti peptizues, i cili bën të mundur rivendosjen e strukturës së shtresës së dyfishtë elektrike. Peptizuesit janë elektrolite që formojnë potencial. Tokat janë të përshkueshme nga uji, shumë të fryrë, pa strukturë, me një fjalë të peptizuara. Veprimi larës i sapunit lidhet edhe me procesin e peptizimit. Jonet e acideve yndyrore absorbohen në sipërfaqen e grimcave "papastërti", duke i shkëputur ato nga sipërfaqja e kontaminuar dhe duke i kthyer ato në një gjendje sol - ato peptizohen; rrjedha e ujit dhe flluskave të shkumës largon sol nga objekti.

Gjatë studimit të koagulimit të soleve, u ngritën shumë teori, me ndihmën e të cilave ata u përpoqën të shpjegonin të gjitha modelet e vëzhguara në nivele cilësore dhe sasiore.

Pra, në vitin 1908, G. Freindlich formuloi dispozitat kryesore teoria e adsorbimit të koagulimit vërehet kur elektrolitet shtohen në sol. Sipas kësaj teorie, grumbullimi i grimcave koloidale ndodh për shkak të adsorbimit të kundërjoneve nga sipërfaqja e granulës dhe një rënie në vlerën e potencialit të saj zeta. Megjithatë, kjo teori kishte një përdorim të kufizuar, pasi mori parasysh vetëm efektin e elektroliteve dhe nuk mund të shpjegonte ato fakte në të cilat ngjitja e grimcave shoqërohej vetëm me ndryshime në shtresën difuze të micelës, ndërsa vlera e potencialit ζ të granulës mbeti e pandryshuar.

Më vonë u zhvillua G. Muller teoria elektrostatike, e cila tashmë rrjedh nga fakti se futja e një elektroliti në një sol nuk ndryshon ngarkesën totale në shtresën elektrike të dyfishtë të grimcës, por shkakton ngjeshje (zvogëlim në madhësi) të shtresës difuze. Kjo çon në një ulje të stabilitetit të sistemit.

Adsorbimi, elektrostatik dhe një sërë teorish të tjera të koagulimit nuk mund të shpjegojnë të gjitha faktet eksperimentale të vëzhguara, por ato luajtën një rol pozitiv në zhvillimin e ideve për stabilitetin e sistemeve koloidale. Dispozitat e tyre më të rëndësishme janë bërë pjesë integrale e teorisë moderne të stabilitetit, e cila është në përputhje të mirë me sjelljen e sistemeve tipike disperse liofobike.

Kjo teori u zhvillua në vitet 1937-1943. në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri B.V. Deryagin dhe L.D. Landau në BRSS dhe E. Verwey dhe J. T. Overbeck në Holandë. Në përputhje me shkronjat e para të emrave të autorëve, teoria quhet DLFO.

Sipas kësaj teorie, grimcat koloidale në tretësirë ​​për shkak të lëvizjes Brownian mund t'i afrohen lirisht njëra-tjetrës derisa të prekin predha ose shtresat e tyre të përhapura të lëngshme. Në këtë rast, nuk lindin forca ndërveprimi ndërmjet tyre. Për afrim të mëtejshëm, grimcat duhet të deformojnë guaskat e tyre difuze në mënyrë që të ndodhë mbivendosja e tyre reciproke (ose depërtimi në njëra-tjetrën). Por lëngjet janë të kompresueshme dobët, dhe në përgjigje të deformimit, të ashtuquajturat forca e presionit të shkëputur që pengojnë zbatimin e këtij procesi. Për më tepër, sa më të mëdha të jenë dimensionet e shtresës difuze, aq më të mëdha janë forcat e presionit të shkëputur.

Boris Vladimirovich Deryagin (1902 - 1994)- Kimist fizik rus, profesor (1935), anëtar korrespondues i Akademisë së Shkencave të BRSS (1946), akademik i Akademisë së Shkencave Ruse (1992). Ai krijoi doktrinën e forcave sipërfaqësore dhe ndikimin e tyre në presionin e shkëputur dhe vetitë e filmave të hollë të lëngshëm. Çmimi për ta. M. V. Lomonosov Akademia e Shkencave e BRSS (1958), Çmimi Shtetëror i BRSS (1991). Nga viti 1936 deri në vitin 1994, ai drejtoi laboratorin që krijoi dhe Departamentin e Proceseve të Sorbimit në Institutin e Kimisë Fizike të Akademisë së Shkencave të BRSS. Për shumë vite ka qenë kryeredaktor i revistës “Colloid Chemistry”. Në 1962 - 1973 supozoi ekzistencën e një lloji të veçantë uji - poliujë. Pastaj ai e hodhi poshtë veten, duke zbuluar ndikimin kritik të papastërtive - silikateve.

Nëse grimcat që përplasen kanë energji të mjaftueshme kinetike për të kapërcyer veprimin e këtyre forcave, atëherë shtresat e tyre difuze do të mbivendosen, por në këtë moment do të lindin forca të sprapsjes elektrostatike midis tyre dhe granulave (sepse ato kanë ngarkesa të së njëjtës shenjë) (Fig. 68).

Oriz. 68. Skema e bashkëveprimit të grimcave koloidale: a– sistem agregativisht i qëndrueshëm; b– mbivendosje e shtresave difuze; në– koagulimit

L ev Davidovich Landau (1908 - 1968), shpesh i referuar si Dau - fizikan sovjetik, akademik i Akademisë së Shkencave të BRSS (i zgjedhur në 1946). Laureat i Nobelit, Leninit dhe tre çmimeve Stalin, Hero i Punës Socialiste. Anëtar i Akademive të Shkencave të Danimarkës, Holandës, SHBA-së, Francës, Shoqërisë Fizike të Londrës dhe Shoqërisë Mbretërore të Londrës. Iniciatori i krijimit dhe bashkautor i Kursit të Fizikës Teorike, i cili ka kaluar nëpër botime të shumta dhe i përkthyer në shumë gjuhë. Një medalje e artë e dhënë që nga viti 1998 nga Departamenti i Fizikës Bërthamore të Akademisë së Shkencave Ruse mban emrin e Landau.

Sa më i madh të jetë potenciali ζ i granulave, aq më i fortë është zmbrapsja e ndërsjellë e grimcave.

Në rastin e tejkalimit të këtyre forcave dhe afrimit të kokrrizave në një distancë prej ≈ 10-7 cm ose më pak (d.m.th., në një distancë të barabartë ose më të vogël se madhësia e një molekule të mediumit të shpërndarjes), i ashtuquajturi van der Midis tyre lindin forca tërheqëse të Waals, të cilat kanë një natyrë fizike. Ato shkaktojnë ngjitjen (lidhjen) e grimcave koloidale me njëra-tjetrën.

Zakonisht, në një sol hidrofobik të stabilizuar, vetëm një pjesë e vogël e të ashtuquajturave grimca aktive ka një rezervë të mjaftueshme të energjisë kinetike për të kapërcyer efektin e të gjitha forcave të mësipërme gjatë goditjes. Prandaj, sisteme të tilla koloidale ruajnë qëndrueshmërinë e tyre për një kohë pak a shumë të gjatë (në varësi të shkallës së stabilizimit të tyre). Ndërsa temperatura rritet, shpejtësia dhe intensiteti i lëvizjes Brownian rritet. Kjo çon në një rritje të energjisë kinetike të grimcave koloidale. Një numër në rritje i tyre po aktivizohen. Si rezultat, pas ndikimit, ato më shpesh fillojnë të ngjiten së bashku me njëri-tjetrin, dhe qëndrueshmëria grumbulluese e solit do të ulet.

Çdo ndikim tjetër i jashtëm i ushtruar në sol dhe që çon në një ulje të madhësisë së shtresave difuze dhe vlerës së potencialit ζ do të kontribuojë gjithashtu në proceset e koagulimit.

Më pak të qëndrueshme janë sistemet koloidale, në të cilat grimcat e fazës së shpërndarë nuk kanë një shtresë elektrike të dyfishtë dhe një guaskë mbrojtëse të molekulave të tretësit.

Në këtë rast, forcat elektrostatike të zmbrapsjes dhe forcat e presionit të shkëputur nuk lindin midis grimcave, dhe për këtë arsye praktikisht çdo përplasje midis tyre do të çojë në ngjitje të ndërsjellë.

Teoria fizike e koagulimit të DLVO ka një aparat të madh matematikor dhe bën të mundur kryerjen e llogaritjeve të ndryshme sasiore që janë në përputhje të mirë me faktet eksperimentale të vëzhguara.

Akti elementar i koagulimit ndodh si rezultat i "ndërveprimit të afërt" të grimcave. Reshjet janë të dendura dhe të pakthyeshme, pasi energjia e tërheqjes është shumë më e madhe se energjia e zmbrapsjes. Këtu ka një kontakt të drejtpërdrejtë midis grimcave, në distanca që korrespondojnë me minimumin e parë, formohen struktura kondensimi-kristalizimi ose dispersione të trashë. 2. Nëse lartësia e pengesës është e madhe dhe thellësia e minimumit të dytë është e vogël, grimcat nuk mund ta kapërcejnë barrierën dhe ndryshojnë pa ndërveprim. Ky është një rast i "sistemit agregativisht të qëndrueshëm". Ky stabilitet mund të prishet në dy mënyra. a) Rritja e energjisë kinetike të grimcave çon në një rritje të numrit të përplasjeve. Nëse energjia e grimcave të shpejta tejkalon pengesën potenciale, atëherë grimcat mund të ngjiten së bashku. Prandaj, një rritje e temperaturës mund të çojë në koagulimin e sistemit. b) Barriera potenciale mund të reduktohet duke shtuar elektrolite në sistem. Në këtë rast, DEL është i ngjeshur për shkak të ngjeshjes së pjesës difuze, si rezultat i së cilës grimcat afrohen me njëra-tjetrën në distanca më të shkurtra, ku forcat tërheqëse rriten. Fig.4.3 Skema e efektit të elektrolitit në koagulim: 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, një gjendje e qëndrueshme ndodh përsëri (seksioni 2-3). Në seksionin 3-4, sistemi koagulohet përsëri sipas skemës së koagulimit të përqendruar. Në ndryshim nga seksioni 1-2, ku koagulimi ndodh me jonet Al3+, në zonën 3-4, koagulimi kryhet me jone Cl–, pasi ngarkesa e grimcave është bërë pozitive. 4.10 Koagulimi me përzierje elektrolitesh Në kushtet industriale për koagulim nuk përdoret një elektrolit, por një përzierje e disa elektroliteve. Veprimi koagulues i një përzierjeje të dy elektroliteve është shpesh jo aditiv. Ndonjëherë kërkohet një elektrolit në një përzierje prej më shumë se një prej tyre - ky është fenomeni i antagonizmit. Nëse një përzierje e elektroliteve është më efektive se një elektrolit, atëherë shfaqet fenomeni i sinergjisë, ata kanë nevojë për më pak në përzierje se secili veç e veç. Në veprimin aditiv, elektrolitet koagulohen në mënyrë të pavarur nga njëri-tjetri. Për të karakterizuar një përzierje të dy elektroliteve, është e përshtatshme të përdoret varësia e pragut të koagulimit g 1 nga pragu i koagulimit g 2 . Nën veprimin aditiv, varësia g 1 – g 2 është lineare. Sinergizmi karakterizohet nga kurba 2, nëse elektroliti i parë merret në sasinë g 1/2, atëherë elektroliti i dytë merret në sasinë g 2.< 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

Për të marrë një substancë medicinale të bluar imët gjatë shpërndarjes së saj, rekomandohet të shtoni një tretës në gjysmën e masës së masës së substancës medicinale të grimcuar.

Shpjegimi i rregullit[redakto]

Grimcat e substancës medicinale kanë të çara (Griffiths gps) në të cilat depërton lëngu. Lëngu ushtron një presion shkëputës mbi grimcën, e cila tejkalon forcat kontraktuese, gjë që kontribuon në bluarje. Nëse lënda që do të bluhet po fryhet, atëherë ajo bluhet tërësisht në formë të thatë dhe vetëm atëherë shtohet lëngu. Pas bluarjes së substancës medicinale, nxitja përdoret për të fraksionuar grimcat. Risuspensioni konsiston në faktin se kur një lëndë e ngurtë përzihet me një lëng, 10-20 herë në masën e saj në vëllim, grimcat e vogla janë në pezullim dhe ato të mëdha vendosen në fund. Ky efekt shpjegohet me shpejtësi të ndryshme të sedimentimit të grimcave me madhësi të ndryshme (ligji i Stokes). Pezullimi i grimcave më të grimcuara kullohet, dhe sedimenti përsëri grimcohet dhe përzihet me një pjesë të re të lëngut derisa i gjithë sedimenti të kalojë në një pezullim të imët.

Aplikimi në teknologji[redakto]

Vlera e recetës: 200 ml ujë të pastruar maten në një stendë. 3 g niseshte dhe 3 g nitrat bazë të bismutit grimcohen në llaç me 3 ml ujë (sipas rregullit Deryagin), më pas shtohen 60-90 ml ujë, përzierja përzihet dhe lihet për disa minuta. Kullojeni me kujdes suspensionin e imët nga sedimenti në shishkë. Sedimenti i lagësht triturohet gjithashtu me një shtyllë, përzihet me një pjesë të re uji dhe kullohet. Bluarja dhe trazimi përsëritet derisa të gjitha grimcat e mëdha të kthehen në një pezullim të imët.

Manuali i kimistit 21

Kimia dhe teknologjia kimike

Raporti i llogaritur krahasohet me raportin e pragjeve të koagulimit të shpejtë, i cili rrjedh nga rregulli Deryagin-Landau (rregulli Schulze-Hurdy).

Një përsosje sasiore dhe një vërtetim teorik i rregullit Schulze-Hardy u dha nga Deryagin dhe Landau. Për të llogaritur pragun e koagulimit, teoria jep formulën e mëposhtme

Rregulli Deryagin-Landau, i nxjerrë nga autorët në bazë të koncepteve të teorisë fizike të koagulimit, bën të mundur përcaktimin e vlerës së pragut të shpejtë të koagulimit, i cili korrespondon me zhdukjen e pengesës së energjisë në kurbën e bashkëveprimi i përgjithshëm i grimcave koloidale në varësi të distancës ndërmjet tyre. Vlerat e pragut të koagulimit të llogaritura sipas këtij rregulli jo gjithmonë përkojnë me vlerat eksperimentale për faktin se efekti koagulues i joneve varet jo vetëm nga valenca, por edhe nga adsorbimi specifik, i cili nuk merret në konsideratë. llogari nga ekuacioni i mësipërm.

Aftësia koaguluese e elektrolitit karakterizohet nga pragu i koagulimit, d.m.th., përqendrimi minimal i elektrolitit D në një tretësirë ​​koloidale, gjë që shkakton koagulimin e tij. Pragu i koagulimit varet nga valenca e jonit koagulues. Kjo varësi shprehet me rregullin e rëndësisë (rregulli Schulze-Hurdy). Një marrëdhënie sasiore më rigoroze, teorikisht e vërtetuar midis pragut të koagulimit të shpejtë y dhe valencës së joneve shprehet nga rregulli Deryagin-Landau.

Ky rezultat, i përftuar së pari teorikisht nga Deryagin dhe Landau, përmirëson rregullin Schulze-Hardy.

Idetë teorike rreth shkaqeve që përcaktojnë qëndrueshmërinë e soleve liofobike u zhvilluan më tej në veprat e B. V. Deryagin dhe L. D. Landau. Sipas pikëpamjeve teorike dhe të dhënave eksperimentale të Deryagin, një film i lëngshëm i mbyllur midis dy trupave të ngurtë të zhytur në të ushtron presion të ndarë mbi ta dhe në këtë mënyrë i pengon ata të afrohen. Veprimi rritet me shpejtësi me hollimin e shtresës dhe zvogëlohet në një masë të madhe nga prania e elektroliteve. Nga ky këndvështrim, mpiksja e grimcave parandalohet nga veprimi pykë i filmave që i ndajnë ato. Futja e elektroliteve në sol çon në një ndryshim në shtresën elektrike të dyfishtë, ngjeshjen e pjesës së saj difuze dhe një ndryshim në forcën e filmave që ndajnë grimcat, dhe kështu në një shkelje të stabilitetit të sollit. Teoria matematikore e zhvilluar në mënyrë harmonike e stabilitetit dhe koagulimit nga Deryagin dhe Landau çon në një vërtetim rigoroz fizik të rregullit të valencës Schulze-Hardy dhe, në të njëjtën kohë, siguron një bazë fizike për rregullsitë empirike të zbuluara nga Ostwald.

Rregullsitë kryesore të koagulimit nën veprimin e elektroliteve. Ndryshimi i qëndrueshmërisë së soleve me një ndryshim në përmbajtjen e elektroliteve në to ishte i njohur tashmë për studiuesit e parë të sistemeve koloidale (F. Selmi, T. Graham, M. Faraday, G. I. Borshchov). Më vonë, falë punës së G. Schulz, W. Hardy, G. Picton, O. Linder, G. Freindlich, W. Pauli, G. Kroyt, N. P. Peskov, A. V. Dumansky dhe të tjerë, u grumbullua dhe u bë një material i gjerë eksperimental. përgjithësimet kryesore teorike. Një kontribut i madh në zhvillimin e teorisë së koagulimit të elektrolitit dhanë shkencëtarët sovjetikë B. V. Deryagin et al., P. A. Rebinder dhe shkolla e tij. Rregullsitë e vendosura eksperimentalisht në koagulimin me elektrolite njihen si rregulla të koagulimit.

Ndërtoni grafikët e varësisë së densitetit optik O nga përqendrimi i grupit elektrolit (Fig. III.5). Nga pika e kryqëzimit të vazhdimit të të dy seksioneve drejtvizore të lakores, një pingul ulet në boshtin e abshisës dhe për çdo elektrolit gjendet pragu i mpiksjes së shpejtë. Duke pjesëtuar vlerat e marra të pragjeve të koagulimit me më të voglin prej tyre, nxirret një rregull me rëndësi dhe krahasohet me rregullin Deryagin-Landau.

Ekzistenca e një kërcimi të mprehtë në vetitë në një distancë të caktuar nga nënshtresa u zbulua edhe më herët nga V. V. Karasev dhe B. V. Deryagin kur matnin varësinë e viskozitetit të disa lëngjeve organike nga distanca në një mur të ngurtë. E gjithë kjo jep të drejtën për t'i quajtur shtresa të tilla një fazë të veçantë, kufitare, pasi prania e një ndërfaqe të mprehtë është përkufizimi kryesor i një faze. Dallimi me fazat e zakonshme qëndron në faktin se trashësia e fazës kufitare është një vlerë mjaft e përcaktuar për një temperaturë të caktuar.

Teoria e Deryagin - Verwey - Overbeck përcakton se Sk është në përpjesëtim të zhdrejtë me shkallën e gjashtë të valencës së jonit koagulues. E njëjta varësi pasqyron rregullin e Schulze-Hardy të gjetur eksperimentalisht. Marrëveshja e shkëlqyer e fituar vërteton mirë korrektësinë e teorisë së koagulimit të soleve liofobike.

Objekte të shumta kanë treguar se pragu i koagulimit është në përpjesëtim të zhdrejtë me valencën e joneve koaguluese në fuqi nga 5 deri në 9, shpesh me fuqi 6. Janë vërejtur edhe vlera më të ulëta të eksponentit (2-3). Kështu, rregulli Schulze - Hardy supozon vetëm një shkallë të lartë të varësisë së pragut të koagulimit nga valenca (r) e kundërjoneve. Sidoqoftë, ndonjëherë identifikohet me ligjin teorik 2 të Deryagin-Landau.

Ndikimi i valencës së joneve koaguluese në pragun e koagulimit përcaktohet nga rregulli Schulze-Hardy: sa më e madhe të jetë valenca e joneve koaguluese, aq më e madhe është fuqia e tyre koaguluese ose aq më i ulët është pragu i koagulimit. Argumentimi teorik i këtij rregulli u dha në vitin 1945 nga B. V. Deryagin dhe L. D. Landau. Marrëdhënia që ata gjetën midis pragut të koagulimit dhe valencës së joneve koaguluese shprehet në formën

Nëse marrim parasysh se në rastin e mekanizmit barrier në r

Për të marrë suspensione ujore më të holla dhe më të qëndrueshme të substancave fryrëse hidrofile (nitrat bazë të bismutit, oksid zinku, oksid magnezi, fosfat kalciumi, karbonat dhe glicerofosfat, koalin, bikarbonat natriumi, glicerofosfati i hekurit, cila është metoda më e këshillueshme për t'u përdorur), është një lloj metode dispersioni. Thelbi i teknikës qëndron në faktin se substanca shpërndahet së pari në një formë të thatë, pastaj - duke marrë parasysh rregullin Deryagin. Pulpa e hollë që rezulton hollohet afërsisht 10 herë me ujë (tretësirë), triturohet dhe shtresa e sipërme e suspensionit derdhet në një shishe shpërndarëse. Operacioni i trazimit përsëritet derisa e gjithë lënda të shpërndahet dhe të merret në formën e një llumi të imët.

Ndikimi i një lubrifikanti në parametrat e fërkimit në kushtet kufitare të lubrifikimit zakonisht vlerësohet nga vlera e absorbimit të vajit (mesatar) dhe nga aktiviteti i tij kimik. Kapaciteti adsorbues merret parasysh kryesisht për rastin e përdorimit të një mediumi lubrifikues kimikisht joaktiv. Pra, B. V. Deryagin propozoi të vlerësohej efektiviteti i filmit të vajit me kriterin e lubrifikimit, i cili është raporti i vrazhdësisë së sipërfaqeve të lubrifikuara dhe jo të lubrifikuara. Një tjetër kriter i lubricitetit karakterizohet nga raporti i diferencës në punën e forcave të fërkimit të sipërfaqeve të pa lubrifikuara dhe të lubrifikuara gjatë kohës së nevojshme për të gërryer një film me trashësi /r me trashësinë e këtij filmi. Kriteret e lubrifikimit përcaktohen kryesisht nga koha e qëndrimit të molekulave të vajit (lubrifikantit) në sipërfaqen e fërkimit dhe aktiviteti i lubrifikantit.

Në koagulimin e elektrolitit sipas mekanizmit të përqendrimit (për grimcat shumë të ngarkuara), pragu i koagulimit Cc, në përputhje me rregullin Deryagin-Landau (justifikim i rregullit empirik Schulze-Hardy), është në përpjesëtim të zhdrejtë me ngarkesën prej 2 kundëriono13 me fuqia e gjashtë, d.m.th.

Teoria e shtresës së dyfishtë elektrike u zhvillua në veprat e Frumkin dhe Deryagin. Sipas ideve të tyre, shtresa e brendshme e joneve të shtresës së dyfishtë elektrike, të quajtura ato që formojnë potencialin, është ngushtë ngjitur me disa nga jonet e ngarkuar në mënyrë të kundërt (Fig. 50, a), të quajtur jone kundër dhe. Kjo pjesë e kundërjoneve lëviz së bashku me grimcën dhe formon një shtresë 6 inç të trashë, të quajtur shtresa e adsorbimit. Në fig. 50, dhe kufiri midis një grimce të tillë dhe mediumit tregohet me një vijë me pika. Kundërjonet e mbetura janë të vendosura në mjedisin e shpërndarjes, ku ato shpërndahen, si rregull, në mënyrë difuze.

Sidoqoftë, kohët e fundit janë marrë të dhëna eksperimentale që tregojnë pazbatueshmërinë në disa raste të rregullit Schulze-Hardy në formën e ligjit Deryagin-Landau. Eksperimentalisht, shpesh vërehen devijime të konsiderueshme nga ky model, përkatësisht, në disa raste, Efekti koagulues i elektroliteve është proporcional me valencën e kundërjoneve në një shkallë më të vogël se gjashtë. Sipas I. F. Efremov dhe O. G. Usyarov, ky është një devijim nga

Zbatueshmëria e teorisë Deryagin dhe rregullit Schulze-Hardy për koagulimin e komponimeve makromolekulare u tregua nga shembulli i latekseve të gomës kur ndërveprojnë me elektrolite me valenca të ndryshme (Voyutsky, Neumann, Sandomirsky).

Megjithatë, edhe në përafrimin e parë të konsideruar, teoria jep një përputhje të mirë me të dhënat eksperimentale (për shembull, të dhënat e Schenkel dhe Kitchener të marra mbi latekset monodisperse), por ndoshta arritja e saj më e rëndësishme është vërtetimi i rregullit Schulze-Hardy, i cili me të drejtë konsiderohet si gur themeli për testimin e teorive të stabilitetit. Merrni parasysh këtë shpjegim. Një analizë e kushteve për stabilitetin e sistemeve të shpërndara tregon se kushtet kufitare për koagulimin e shpejtë në termat e teorisë së Deryagin mund të shkruhen si Umax = 0 dhe domax/ek = 0, ku C/max është energjia maksimale (Fig. XIII . 7). Këto kushte shprehin uljen e lartësisë së barrierës në zero.

Në rastin më të thjeshtë, u = onst. Koefi. T. pushim, si rregull, më shumë koeficient. kinematike T., në mënyrë që forca e nisjes (çift rrotullues fillestar) të jetë më e madhe se rezistenca ndaj lëvizjes uniforme. Më saktësisht, fizike proceset me T. të thatë pasqyrohen në të ashtuquajturat. me dy terma nga ligji i Deryaginit të fërkimit ts = F / (N + PgS), ku / - plotëson, në N presionin e shkaktuar nga forcat e intermolit. ndërveprim fërkim trupash, dhe S-pov-et në fakt. kontakti i trupave fërkues për shkak të valëzimit dhe vrazhdësisë së sipërfaqeve T. kontakti i trupave nuk është i plotë.

Në veprat e viteve 1937 dhe 1940. Deryagin, duke përdorur formulat Fuchs për shkallën e koagulimit të grimcave ndërvepruese, nxori një kriter për qëndrueshmërinë agregative të grimcave koloidale të ngarkuara dobët për dy raste kufizuese kur rrezja e grimcave është shumë më e vogël se trashësia e atmosferave jonike, ose, me fjalë të tjera, gjatësia karakteristike Debye dhe kur rrezja e grimcave është shumë më e madhe se trashësia e atmosferave jonike. Në rastin e dytë, kriteri përgjithëson dhe rafinon në mënyrë sasiore rregullin empirik të Eilers-Korf, i cili është në përputhje me një sërë faktesh eksperimentale. Në të njëjtën kohë, u tregua ekzistenca e një minimumi të largët në kurbë që shpreh varësinë e forcës së ndërveprimit (zmbrapsjes) nga distanca.

Një vështirësi e njohur për teorinë ishte se rregulli i shkallës së gjashtë të kundërt (rregulli Hardy-Schulze i rafinuar nga Deryagin dhe Landau) vërehet gjithashtu kur potenciali pa dimension i sipërfaqes është jo vetëm i vogël, por më pak se uniteti. Kjo është e mundur, siç tregohet nga Glazman et al. , nëse produkti i potencialit dhe ngarkesa e kundërjonit ndryshon pak kur ky i fundit ndryshon. Një shpjegim sasior për këtë në bazë të pavarësisë së adsorbimit të kundërioneve nga ngarkesa u dha nga Usyarov.

Teoria më e zhvilluar e stabilitetit të zgjidhjeve koloidale të jonostabilizuara ka çuar në një sërë rezultatesh themelore. Teoria e soleve të ngarkuara fort, duke marrë parasysh vetëm koagulimin e përqendrimit, bëri të mundur vërtetimin e rregullit Schulze-Hardy në formën e ligjit Deryagin-Laidau 2. Në potencialet e moderuara të grimcave koloidale, pragjet e koagulimit ndryshojnë me valencën e kundërjoneve sipas ligjit 2, ku 2 a 6, që është gjithashtu në përputhje. me rregullin Schulze-Hurdy. Teoria bëri të mundur vërtetimin e rregullsive të ndryshme të veprimit koagulues të përzierjeve të elektroliteve dhe efektin e sinergjisë që nuk mund të shpjegohej më parë. Gjithashtu duhet theksuar se, në bazë të teorisë, paligjshmëria e përhapur

Pas marrjes së vlerave të pragut të saktë të koagulimit për të gjithë elektrolitet, nxirret një rregull i rëndësisë, për të cilin vlerat e pragut të gjetur ndahen me pragun më të vogël të koagulimit (për AI I3). Raporti eksperimental i pragjeve të koagulimit krahasohet me raportin teorik të llogaritur sipas rregullit Deryagin-Landau, sipas të cilit Y a b Vai u 11 1. Analizohen rezultatet e krahasimit dhe puna regjistrohet në një ditar laboratorik.

Shikoni faqet ku përmendet termi Rregulli i Deryagin: Polimere sintetike në shtypje (1961) - [c.130]

Shpjegimi i rregullit

Aplikimi në teknologji

Bismuthi subnitratis ana 3.0

M.D.S. Fshijeni lëkurën e fytyrës

Rregulli i Deryagin- një rregull i zhvilluar nga kimisti B.V. Deryagin në lidhje me teknologjinë e shumë formave të dozimit.

Aquae destillatae 200 ml

Shënime

1. Sinev D. N., Marchenko L. G., Sineva T. D. Manuali i referencës për teknologjinë farmaceutike të barnave. Botimi i 2-të, i rishikuar. dhe shtesë - Shën Petersburg: Shtëpia Botuese SPKhFA, Dialekti Nevski, 2001. - 316 f.
2. Nikolaev L.A. Mjekësi. Botimi i 2-të, rev. dhe shtesë - Minsk: Shkolla e Lartë, 1988.
3. Bobylev R. V., Gryadunova G. P., Ivanova L. A. et al. Teknologjia e formave të dozimit. T. 2. - M .: "Mjekësi", 1991.

Fondacioni Wikimedia. 2010 .

Shihni se çfarë është "Rregulli Deryagin" në fjalorë të tjerë:

Rregulli i Deryagin- Rregulli i Deryagin - një rregull i zhvilluar nga kimisti B. V. Deryagin, në lidhje me teknologjinë e shumë formave të dozimit. Vetë rregulli tingëllon kështu: "Për të marrë një substancë mjekësore të ndarë imët gjatë shpërndarjes së saj, rekomandohet të shtoni ... Wikipedia

Deryagin, Boris Vladimirovich- Boris Vladimirovich Deryagin Data e lindjes: 9 gusht 1902 (1902 08 09) Vendi i lindjes: Moskë Data e vdekjes: 16 maj 1994 (1994 05 16) (91 vjeç) ... Wikipedia

Shoqëria Ndërkombëtare për Ndërgjegjen e Krishna- Artikull mbi Destinacionet e Panteonit të Historisë së Hinduizmit ... Wikipedia

Pedofilia- Pedofilia ... Wikipedia

Ekspozicionizmi- ICD 10 F ... Wikipedia

krimi i dhunshëm- një nga përbërësit e strukturës së përgjithshme të krimit, që përfshin aktet që lidhen me dhunën fizike dhe mendore ndaj një personi ose kërcënimin e përdorimit të tij. Krimi i dhunshëm mund të kuptohet në një kuptim të gjerë, ndërsa në të ... ... Wikipedia

ekzibicionizm

Ekspozicionist- Ekspozicionizmi (latinisht exhibeo to exhibit, show) është një formë e sjelljes seksuale devijuese, kur kënaqësia seksuale arrihet duke demonstruar organet gjenitale ndaj të huajve, zakonisht të seksit të kundërt, si dhe në publik ... ... Wikipedia

komplekse seksuale- këto janë paraqitje të një personi me një ngjyrosje emocionale negative (ndjenja pakënaqësie, frike, mëkati) të lidhura me marrëdhëniet seksuale, të cilat kanë një ndikim domethënës dhe ndonjëherë vendimtar si në jetën seksuale ashtu edhe në përgjithësi në ... ... Wikipedia

KOAGULIMI- (nga latinishtja coagulatio coagulation, trashje), bashkimi i grimcave të fazës së shpërndarë në agregate për shkak të ngjitjes (ngjitjes) të grimcave gjatë përplasjeve të tyre. Përplasjet ndodhin si rezultat i lëvizjes Brownian, si dhe sedimentimit, lëvizjes së grimcave ... Enciklopedia Kimike

KAPITULLI 20. PEZULLIMET

Pezullimet (Pezullimet)- një formë dozimi e lëngshme për përdorim të brendshëm, të jashtëm dhe parenteral, që përmban si një fazë të shpërndarë një ose më shumë substanca medicinale pluhur të shpërndara në një mjedis të lëngshëm dispersioni (SP XI, botimi 2, f. 214). Madhësia e grimcave të fazës së shpërndarë të pezullimeve nuk duhet të kalojë 50 µm. Në përputhje me kërkesat e Farmakopesë së SHBA-së, Kodit Farmaceutik Britanik, duhet të jetë 10-20 mikron.

Pezullimet janë lëngje opake me një madhësi grimcash të specifikuar në artikujt privatë që nuk kalojnë nëpër një filtër letre dhe janë të dukshme nën një mikroskop konvencional. Si sisteme mikroheterogjene, suspensionet karakterizohen nga paqëndrueshmëria kinetike (sedimentimi) dhe agregative (kondensimi).

Pezullimet janë të paqëndrueshme gjatë ruajtjes, prandaj:

- para përdorimit, suspensioni tundet për 1-2 minuta;

- Substancat që janë të fuqishme dhe helmuese nuk lëshohen në formën e dozimit.

Përjashtim bën rasti kur sasia e substancës së përshkruar në recetë nuk e kalon dozën më të lartë të vetme.

Kur një substancë e listës A përshkruhet në një recetë në një sasi prej një doze të vetme më të lartë, produkti medicinal nuk i nënshtrohet prodhimit.

20.1. PËRPARËSITË E PEZULLIMIT

Përparësitë e pezullimeve ndaj formave të tjera të dozimit janë:

- komoditeti i formës së dozimit për pacientët, veçanërisht për fëmijët që nuk mund të gëlltisin tableta ose kapsula;

- shije më pak intensive e suspensioneve sesa solucionet. Përveç kësaj, ekziston mundësia e korrigjimit të shijes së barnave duke futur shurupe, aromatizues;

— barnat në suspensione janë më të qëndrueshme sesa në tretësirë. Kjo është veçanërisht e rëndësishme në prodhimin e formave të dozimit me antibiotikë.

20.2. DISAVANTAZHET E PEZULLIMIT

Disavantazhet e pezullimeve janë:

— Paqëndrueshmëria fizike: vendosja (sedimentimi), bashkimi dhe rritja e madhësive të grimcave (agregimi) dhe bashkimi i fazave të ngurta dhe të lëngëta (kondensimi). Këto dukuri fizike çojnë në reshjet ose lundrimin e fazës së ngurtë. Shkelet parimi i uniformitetit të dozimit;

- nevoja që pacienti të përziejë intensivisht suspensionin përpara përdorimit për të rikthyer një gjendje homogjene;

- jetëgjatësi e shkurtër e pakënaqshme - 3 ditë (Urdhri i Ministrisë së Shëndetësisë të Federatës Ruse? 214).

20.3. VETITË FIZIKE TË PEZULLIMIT

Stabiliteti i sedimentimit të pezullimeve përcaktohet nga ligji i Stokes, sipas të cilit shkalla e sedimentimit është drejtpërdrejt proporcionale me katrorin e diametrit të grimcave, ndryshimin në densitetin e grimcave dhe mjedisin e shpërndarë, dhe është 18 herë në përpjesëtim të zhdrejtë me viskozitetin e e mesme:

Nga ligji i Stokes-it rezulton se sa më e lartë të jetë shkalla e zvogëlimit të madhësisë së grimcave dhe sa më i lartë të jetë viskoziteti i mediumit, aq më i lartë është qëndrueshmëria e sedimentimit të pezullimeve. Për më tepër, qëndrueshmëria e pezullimeve varet nga shkalla e afinitetit të substancës medicinale për mediumin e shpërndarjes, prania e një ngarkese elektrike të grimcave. Në suspensione, grimcat e fazës së ngurtë, në rastin e lagshmërisë së mirë nga mjedisi i dispersionit, mbulohen me lëvozhgë tretësish, të cilat parandalojnë bashkimin (kombinimin)

grimca (suspensione substancash me veti hidrofile). Prandaj, futja e substancave sipërfaqësore aktive (surfaktantëve) nuk kërkohet. Me lagështi të dobët, guaska tretësore nuk formohen, duke rezultuar në reshje ose lundrim të grimcave të ngurta (pezullime të substancave me veti të theksuara hidrofobike).

20.4. METODAT E PRODHIMIT TË PEZULLIMIT

Në teknologjinë farmaceutike, përdoren 2 metoda për të bërë pezullime:

- kondensimi (nga kristalizimi i kontrolluar). Për shembull, tretësirat etanolike të acideve borik, salicilike dhe të tjera shtohen në ujë.Kristalet e precipituara formojnë një suspension;

- dispersion (duke bluar substancat kristalore në një mjedis dispersioni).

20.5. SUBSTANCA NDIHMËSE TË PËRDORUR PËR STABILIZIMIN E PEZULLIMIT

Për të rritur qëndrueshmërinë e pezullimeve me substanca hidrofobike, përdorni:

A. Trashësit— substanca me aktivitet sipërfaqësor të parëndësishëm, por që sigurojnë qëndrueshmërinë e pezullimit duke rritur viskozitetin e sistemit.

- natyrale (mishrat e dhëmbëve, alginatet, karragjenët, çamçakëz guar, xhelatinë);

- sintetike (M!, karboksimetilcelulozë natriumi - Carbopol?);

- inorganik (aerosil, bentonit, aluminosilikat magnezi - Veegum?).

- Surfaktantë që ulin tensionin ndërfaqësor në kufirin e fazës (tweens, sheqer yndyror, pentol, emulsifikues T-2, etj.).

Tabela 20.1 tregon stabilizuesit dhe përqendrimet e tyre të përdorura për prodhimin e suspensioneve të substancave hidrofobike.

Tabela 20.1. Stabilizuesit e pezullimit

Sasia e stabilizatorit (g) për 1.0 substancë medicinale

me veti të theksuara hidrofobike

me veti hidrofobike lehtë të theksuara

Shënim. Për të stabilizuar suspensionin e squfurit për përdorim të jashtëm, rekomandohet përdorimi i sapunit mjekësor në sasinë 0,1-0,2 g për 1,0 g squfur. Nga pikëpamja mjekësore, shtimi i sapunit është i këshillueshëm, pasi liron poret e lëkurës, duke qenë surfaktant dhe nxit depërtimin e thellë të squfurit, i cili përdoret në trajtimin e zgjebes dhe sëmundjeve të tjera të lëkurës. Duhet pasur parasysh se sapuni si stabilizues i squfurit rekomandohet të përdoret vetëm nën drejtimin e mjekut. Nëse receta përmban kripëra të metaleve dyvalente, atëherë sasia e sapunit rritet në 0,3-0,4 g për 10 g squfur. Në të njëjtën kohë, rekomandohet sterilizimi i squfurit në pezullime me alkool dhe glicerinë.

Për të stabilizuar substancat medicinale me veti të theksuara hidrofobike, përdoret xhelatoza në një raport 1:1, dhe me veti të theksuara lehtë - 1:0.5.

Përjashtim: llumi i squfurit (shih tabelën 20.1).

20.6. TEKNOLOGJIA PER MARRJEN E PEZULLIMIT

Skema teknologjike për marrjen e pezullimeve me metodën e shpërndarjes përbëhet nga fazat e mëposhtme:

1. Faza përgatitore përfshin operacionet e mëposhtme teknologjike:

- përgatitja e vendit të punës;

— përgatitja e materialeve, pajisjeve;

- llogaritjet, projektimi i anës së pasme të PPC;

- peshimi i substancave të pezulluara.

2. Faza e bluarjes përfshin 2 operacione teknologjike:

- marrja e një suspensioni të koncentruar (pulpë);

- marrja e një suspensioni të holluar, duke përfshirë fraksionimin (pezullimi dhe vendosja).

Shënim. Kjo fazë është e detyrueshme për suspensionet e substancave me veti hidrofile dhe nuk është e nevojshme për pezullimet e substancave me veti hidrofobike. Kjo shpjegohet me paqëndrueshmërinë sedimentuese të të parës dhe paqëndrueshmërinë agregative të të dytës.

A. Operacioni i marrjes së një pezullimi të koncentruar. Për të marrë një pezullim të koncentruar, përdoret një operacion bluarjeje në një medium të lëngshëm. Futja e lëngut kontribuon në një bluarje më të imët të grimcave për shkak të veprimit ndarës të forcave të tensionit sipërfaqësor (efekti Rehbinder) (Fig. 20.1).

Oriz. 20.1. Efekti rebinder

Për herë të parë, efekti pykë i një lëngu dhe një rënie në forcën e trupave të ngurtë për shkak të këtij efekti u studiuan nga shkencëtari rus P.A. Rehbinder në vitin 1928. Efekti Rehbinder bazohet në efektin shkatërrues të ndryshimit të forcave të tensionit sipërfaqësor të një lëngu brenda një çarjeje në një trup të ngurtë (shih Fig. 20.1). Efekti përcaktohet nga struktura e trupit të ngurtë (prania e dislokimeve, çarjeve), vetitë e lëngut (viskoziteti) dhe sasia e tij. Si rezultat i veprimit të forcave të tensionit sipërfaqësor, ka një rënie të shumëfishtë të forcës, një rritje në brishtësinë e lëndës së ngurtë. Kjo lehtëson dhe përmirëson bluarjen mekanike të materialeve të ndryshme.

B.V. Deryagin hetoi ndikimin e efektit Rebinder në bluarjen e pluhurave farmaceutike. Ai përcaktoi raportin optimal të masës së një lëngu me masën e një trupi të ngurtë, i cili është afërsisht i barabartë me 1/2.

Për të marrë substanca medicinale të ndara imët, rekomandohet që fillimisht të merret një suspension i koncentruar duke bluar substancat e suspenduara në ujë, tretësirat e substancave medicinale ose lëngu tjetër ndihmës, të marrë në një sasi prej 1/2 e masës së substancës medicinale të grimcuar ( Rregulli i B.V. Deryagin, bazuar në efektin Rebinder).

B. Operacioni i marrjes së një suspensioni të holluar, duke përfshirë fraksionimin (pezullimin dhe vendosjen). Qëllimi i operacionit është të përftohen grimca më të vogla se 50 μm. Grimcat e kësaj madhësie formojnë suspensione që mbeten homogjene për 2-3 min, d.m.th. koha e nevojshme për dozimin dhe marrjen e formës së dozimit nga pacienti.

Pas marrjes së një suspensioni të koncentruar, uji shtohet në një sasi që tejkalon 10-20 herë fazën e shpërndarë. Më pas suspensioni përzihet intensivisht (pritja e trazimit) dhe vendoset për 2-3 minuta në mënyrë që grimcat të fraksionohen. Grimcat e vogla janë në pezullim, grimcat e mëdha vendosen në fund. Një suspension i hollë kullohet, sedimenti rithërmohet dhe përzihet me një pjesë të re të lëngut. Operacioni përsëritet derisa i gjithë sedimenti të kalojë në një pezullim të imët.

Bismuthi subnitratis ana 3.0 Aq. platformë. 200 ml

Matni 200 ml ujë të pastruar në stendë. 3,0 g niseshte dhe 3,0 g nitrat bazik të bismutit grimcohen në llaç me 3 ml ujë (rregulli i B.V. Deryagin), shtohen 60-90 ml ujë, përzierja përzihet dhe lihet 2-3 minuta. Një suspension i hollë derdhet me kujdes nga sedimenti në një shishkë. Pjesa tjetër në llaç grihet më tej me një shtyp, përzihet me një pjesë të re uji, kullohet. Bluarja dhe trazimi përsëritet derisa të gjitha grimcat e mëdha të kthehen në një pezullim të imët.

Gjatë përgatitjes së suspensioneve të substancave hidrofobe me veti të theksuara, është e nevojshme të shtohet etanoli, si në rastin e dispersionit të substancave që janë të vështira për t'u bluar.

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

Coffeini-natrii benzoatis 0.5

M.D.S. 1 lugë gjelle 3 herë në ditë.

112 ml ujë të pastruar, 5 ml tretësirë ​​kafeinë-benzoat natriumi (1:10) dhe 3 ml tretësirë ​​bromidi natriumi (1:5) maten në stendë. 1,0 g kamforë me 10 pika etanol 95% bluhet në llaç derisa të tretet, shtohet 1,0 g xhelatozë dhe 1 ml tretësirë ​​e përgatitur e substancave medicinale, përzihet derisa të fitohet një tul i hollë. Pulpa transferohet në një shishkë shpërndarëse me një zgjidhje të kafeinës-benzoat natriumi dhe bromit natriumi, duke e shtuar atë në pjesë.

Në prodhimin e suspensioneve që përmbajnë substanca medicinale në një përqendrim prej 3% ose më shumë, ato përgatiten sipas peshës, prandaj, në pasaportën e kontrollit me shkrim, në këtë rast, është e nevojshme të tregohet pesha e tarës dhe masa e pezullimit të prodhuar. .

Shembulli 3 Rp.: Zinci oxydi Talci ana 5.0

Aq. purificata 100 ml

M.D.S. Fshijeni lëkurën e fytyrës.

Në një llaç, fillimisht përzihen 5.0 g oksid zinku dhe 5.0 g talk në formë të thatë, më pas shtohen afërsisht 5 ml ujë të pastruar (rregulli i B.V. Deryagin), fërkohen derisa të formohet një masë e butë. Uji i mbetur i pastruar shtohet në pjesë në tul të hollë, përzihet me një shtyp, transferohet në një shishkë dhe bëhet jashtë.

Pezullimet nuk filtrohen.

3. Faza e përzierjes përfshin futjen e substancave të tjera medicinale në formë solucionesh. Një tipar i kësaj faze është nevoja për të kontrolluar përputhshmërinë e të dy substancave medicinale dhe efektin e tyre në stabilitetin e sedimentimit të pezullimeve. Elektrolitet e forta dhe substancat polare përkeqësojnë në mënyrë drastike stabilitetin e pezullimeve.

Nëse suspensioni përmban kripëra inorganike, atëherë është më mirë të përgatisni një suspension të koncentruar duke e fërkuar substancën me ujë të pastruar, më pas duke shtuar një stabilizues dhe më pas tretësirë ​​kripe në rendin rritës të përqendrimit.

4. Faza e projektimit dhe paketimit. Pezullimet paketohen në mënyrë të ngjashme me format e dozimit të lëngshëm në një enë që siguron ruajtjen e cilësisë së barit gjatë datës së skadencës. Më i përshtatshmi është paketimi i suspensioneve në shiringa të pajisura me adaptorë dhe shpërndarës (Fig. 20.2).

Gjatë regjistrimit, është e nevojshme të keni etiketa paralajmëruese shtesë në etiketë: "Tundni para përdorimit", "Ngrirja është e papranueshme", "Afati i ruajtjes 3 ditë".

5. Vlerësimi i cilësisë së pezullimeve. Cilësia e suspensioneve të përgatitura vlerësohet në të njëjtën mënyrë si për format e tjera të dozimit të lëngshëm, d.m.th. kontrolloni dokumentin

Oriz. 20.2. Shiringa dhe hundë për shpërndarjen e pezullimeve

tion (recetë, pasaportë), dizajni, paketimi, ngjyra, era, mungesa e papastërtive mekanike, devijimet në vëllim ose masë. Treguesit specifikë të cilësisë për pezullimet janë risuspendueshmëria dhe uniformiteti i grimcave të fazës së shpërndarë.

risuspendueshmëria. Në prani të sedimentit, suspensionet rikthehen në një shpërndarje uniforme të grimcave në të gjithë vëllimin me tundje për 20-40 s pas 24 orësh ruajtje dhe 40-60 s pas 24-72 orë ruajtje.

Homogjeniteti i grimcave të fazës së shpërndarë. Nuk duhet të ketë grimca të mëdha heterogjene të fazës së shpërndarë.

Shënim. Përcaktimi i madhësisë së grimcave kryhet me mikroskop. Madhësia e grimcave të fazës së shpërndarë nuk duhet të kalojë përmasat e specifikuara në artikujt privatë mbi pezullimet e substancave individuale medicinale (FS, VFS).

20.7. SHEMBUJ RECETAVE TË PEZULLIMIT (URDHËRI I MSH-së së BRSS? 223 TË 12.08.1991)

1. Pezullimi i jodoformit dhe oksidit cinik në glicerinë Rp.: Iodoformii 9.0

Zinci oxydi 10.0 Glicerina ad 25.0 M.D.S. E jashtme.

Veprimet dhe indikacionet: antiseptik.

2. Pezullimi i squfurit me kloramfenikol dhe alkool acid salicilik

Rp.: Laevomycetini Ac. salicylici ana 1,5 Sulfuris praecip. 2,5 sp. aethylici 70% - 50 ml M.D.S. Fshijeni lëkurën.

Veprimet dhe indikacionet: antibakterial dhe antiseptik për sëmundjet e lëkurës.

3. Pezullimi i oksidit të zinkut, talkut dhe niseshtës Rp.: Zinci oxydi

Aq. pur. 100 ml M.D.S. E jashtme.

Veprimet dhe indikacionet: antiseptik, astringent.

4. Pezullimi "Novocindol" Rp.: Zinci oxydi

sp. aetilik 96% - 21,4 ml

Aq. rsh \ ad 100.0 M.D.S. Lubrifikoni lëkurën.

Veprimet dhe indikacionet: antiseptik, astringent dhe anestetik lokal.

5. Pezullimi i oksidit të zinkut, talkut, niseshtës dhe anestezinës alkool-glicerinë

Anestezia ana 12.0

sp. aethylici 70% - 20,0 ml Aq. pur. reklama 100.0

M.D.S. Aplikojeni në lëkurë.

Veprimet dhe indikacionet: antiseptik, astringent, anestetik lokal.

6. Pezullimi i oksidit të zinkut, niseshtesë, talkut, anestezinës dhe acidit borik, ujë-glicerik

Rp.: Zinci ohidi Amyli

Talciana 30.0 Anestezia 5.0

Sol. Ac. boriçi 2% - 200.0

1. Cili është përkufizimi i suspensioneve si formë dozimi? Çfarë janë ajo

veçoritë si sistem heterogjen?

2. Cilat janë llojet e qëndrueshmërisë së pezullimit si sistem heterogjen?

3. Cilët faktorë ndikojnë në qëndrueshmërinë e pezullimeve?

4. Si të përgatitet një suspension i substancave hidrofile?

5. Si shpjegohet zbatimi i rregullit të prof. B.V. Deryagin dhe metoda e risuspensionit në prodhimin e pezullimeve?

6. Cili është roli i stabilizuesve dhe mekanizmi i veprimit të tyre?

7. Si të justifikohet zgjedhja e një stabilizuesi për suspensionet e substancave hidrofobike?

8. Si të përgatiten suspensione nga substanca me veti të lehta hidrofobike?

9. Si të përgatiten suspensionet nga substancat me hidro- të theksuar

10. Cilat janë veçoritë e përgatitjes së suspensionit të squfurit?

11. Cilët janë treguesit kryesorë për vlerësimin e cilësisë së një pezullimi?

12. Çfarë ndryshimesh mund të pësojnë pezullimet gjatë ruajtjes?

1. Para përdorimit, suspensioni tundet për:

2. Substancat toksike në suspensione:

2. Lirohen nëse sasia e substancës helmuese e përshkruar në recetë nuk e kalon dozën e vetme më të lartë.

3. Shkalla e sedimentimit është drejtpërdrejt proporcionale me:

1. Katrori i diametrit të grimcave.

2. Dendësia e grimcave dhe e një mjedisi të shpërndarë.

3. Viskoziteti i mediumit.

4. Përparësitë e pezullimeve ndaj formave të tjera të dozimit janë:

1. Stabiliteti fizik (sedimentimi).

2. Komoditeti i formës së dozimit për pacientët (fëmijët) që nuk mund të gëlltisin tableta ose kapsula.

3. Jetëgjatësia e shkurtër - 3 ditë.

5. Nga ligji i Stokes-it rrjedh: sa më e lartë të jetë shkalla e zvogëlimit të madhësisë së grimcave, stabiliteti i sedimentimit të pezullimeve:

6. Nga ligji i Stokes rrjedh: sa më i madh të jetë viskoziteti i mediumit, qëndrueshmëria e sedimentimit të pezullimeve:

7. Për të stabilizuar substancat medicinale me veti të theksuara hidrofobike, xhelatoza përdoret në raportin:

8. Për të stabilizuar substancat medicinale me veti hidrofobike lehtë të theksuara, xhelatoza përdoret në raportin:

9. Fraksionimi (pezullimi dhe vendosja) është i detyrueshëm për pezullimet e substancave që kanë:

1. Vetitë hidrofilike.

2. Vetitë hidrofobike.

10. Për të marrë substanca medicinale të ndara imët, rekomandohet që fillimisht të merret një suspension i koncentruar duke bluar substancat e suspenduara në ujë, tretësirat e substancave medicinale ose lëngje të tjera ndihmëse në sasi:

1. 1/1 e masës së substancës medicinale të grimcuar.

2. 1/2 e masës së substancës medicinale të grimcuar.

3. 2/1 e masës së substancës medicinale të grimcuar.

11. Në prodhimin e suspensioneve që përmbajnë substanca medicinale në një përqendrim prej 3%, ato përgatiten:

13. Nëse suspensioni përmban kripëra inorganike, atëherë është më mirë të përgatisni një pezullim të koncentruar duke e fërkuar substancën me:

1. Tretësirë ​​kripe.

2. Ujë i pastruar.

14. Për të bërë një recetë:

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

15. Vëllimi i përgjithshëm i recetës:

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

3. Receta bëhet sipas peshës.

16. Rp.: Zinci oxydi; Talciana 5.0 Aquae purificata 100 ml