Як це працює
Теорія ДЛФО розраховує загальну енергію взаємодії між двома сферичними колоїдними частинками як функцію відстані між поверхнями h. Два внески: (1) електростатичне відштовхування подвійного шару V_EDL, яке експоненційно затухає з довжиною Дебая κ⁻¹, та (2) притягання ван дер Ваальса V_vdW, яке затухає як 1/h на малих відстанях.
Колоїд стабільний, коли енергетичний бар'єр (максимум V_T) значно більший за теплову енергію kT ≈ 4.1 × 10⁻²¹ Дж при кімнатній температурі. Збільшення концентрації солі стискає подвійний шар (коротша довжина Дебая), зменшуючи бар'єр до тих пір, поки не відбудеться коагуляція.
V_vdW = −A·a / (12h) [сфера-сфера, наближення Дерягіна]
κ⁻¹ = √(ε₀εrkT / 2NAe²I) [довжина Дебая]
V_T = V_EDL + V_vdW
Часті запитання
Що таке теорія ДЛФО?
Теорія ДЛФО (Дерягін-Ландау-Фервей-Овербек) описує сили між зарядженими частинками в розчині. Загальна енергія взаємодії V_T = V_EDL + V_vdW є сумою електростатичного відштовхування подвійного шару та притягання ван дер Ваальса.
Що таке електричний подвійний шар?
Електричний подвійний шар складається із зарядженої поверхні частинки та дифузної хмари протийонів у розчині. Він створює відштовхувальну силу між частинками. Характеристична довжина — довжина Дебая κ⁻¹, яка зменшується зі збільшенням концентрації солі.
Що таке довжина Дебая?
Довжина Дебая κ⁻¹ — характеристична довжина екранування електростатичної взаємодії. При高ій концентрації солі довжина Дебая зменшується, зменшуючи відштовхування та сприяючи агрегації.
Що таке стала Хамакера?
Стала Хамакера A характеризує силу притягання ван дер Ваальса між частинками через середовище. Для кремнезему у воді A ≈ 0.83×10⁻²⁰ Дж; для золота A ≈ 40×10⁻²⁰ Дж. Вища A означає менш стабільний колоїд.
Що таке дзета-потенціал і чому він важливий?
Дзета-потенціал — електричний потенціал на площині ковзання частинки. Колоїди з |ζ| > 30 мВ зазвичай стабільні. Зі зменшенням |ζ| агрегація стає імовірною.
Що таке критична концентрація коагуляції?
Критична концентрація коагуляції (ККК) — концентрація солі, при якій енергетичний бар'єр зникає та відбувається швидка коагуляція. Правило Шульце-Харді: ККК ∝ 1/z⁶.
Що таке первинний мінімум у діаграмі ДЛФО?
Первинний мінімум — глибока приваблива яма при дуже близькому зближенні, де домінує притягання ван дер Ваальса. Частинки, що досягли первинного мінімуму, утворюють незворотні агрегати.
Що таке вторинний мінімум?
Вторинний мінімум — неглибока приваблива яма при більших відстанях, яка може затримувати частинки у зворотних пухких агрегатах (флок). Флокуляція у вторинному мінімумі є зворотною.
Що ще впливає на стабільність колоїдів?
Окрім сил ДЛФО, на стабільність впливають: стерична стабілізація (полімерні щітки), сили виснаження (неадсорбовані полімери), сили гідратації та гідрофобне притягання.
Як вимірюють стабільність колоїдів експериментально?
Динамічне розсіювання світла (ДРС) відстежує розмір частинок з часом. Електрофорез вимірює дзета-потенціал. Вимірювання каламутності контролює осадження. ККК визначається титруванням солі.