Вязкость коллоидных растворов

Вязкостью (η) называют внутреннее трение между слоями данного вещества, движущимися относительно друг друга (сопротивление жидкости или газа течению под действием внешних сил).

Вязкость является результатом межмолекулярного взаимодействия, и она тем выше, чем больше силы межмолекулярного притяжения. Вязкость жидкостей может сильно изменяться в присутствии растворенных или диспергированных веществ. Вязкость большинства гидрофобных золей и суспензий при малых концентрациях почти не отличается от вязкости чистого растворителя. По мере увеличения концентрации дисперсной фазы вязкость коллоидного раствора увеличивается. Это объясняется тем, что частицы ДФ взаимодействуют между собой и образуют пространственные сетки (структуры), а с молекулами дисперсионной среды – сольватные оболочки и тем самым преграждают путь слоям движущейся жидкости. В результате обтекания частиц, траектория течения жидкости искривляется, удлиняется и в единицу времени вытекает меньший объем жидкости. Этот эффект усиливается, если частицы имеют удлиненную форму, т.к. они могут вращаться вокруг своей поперечной оси (как пропеллер) под действием движущейся жидкости.

Эйнштейном установлена зависимость вязкости коллоидного раствора от концентрации взвешенных частиц. При этом были допущены, что:

─ частицы ДФ удалены друг от друга

─ частицы ДФ имеют одинаковый размер и форму

─ между частицами ДФ отсутствуют взаимодействия

─ размер частиц больше размера молекул растворителя.

η = η_о(1+ αj), где α – коэффициент, зависящий от формы частиц. Для частиц круглой формы α = 2,5; для удлиненных частиц α > 2,5. j - объемная доля дисперсной фазы. η_о – вязкость дисперсионной среды.

Рис.

Графически уравнение Эйнштейна должно выражаться прямой. Однако при повышении некоторой критической концентрации, вязкость не подчиняется уравнению Эйнштейна. Это объясняется 2-мя факторами: 1) частицы имеют больший размер и сольватную оболочку, т.е. большую поверхность поперечного сечения; 2) частицы взаимодействуют между собой образуя агрегаты, структуры, ограничивающие подвижность жидкости.

Поэтому уравнение Эйнштейна применимо для золей и разбавленных

суспензий, у которых частицы ДФ не взаимодействуют с дисперсионной средой (т.е. для лиофобных систем).