Из уравнения (10.17) следует, что энергия притяжения изменяется с увеличением расстояния между частицами h обратно пропорционально квадрату расстояния. Таким образом, притяжение сравнительно медленно уменьшается с увеличением расстояния. Так, при увеличении h в 100 раз энергия притяжения уменьшается в раз. В то же время энергия отталкивания уменьшается в раз.
Результирующая энергия взаимодействия между частицами, находящимися на расстоянии h, определяется уравнением:
Так как характер зависимости от h для энергии притяжения и отталкивания различный, естественно, что зависимость суммарной потенциальной энергии межчастичного взаимодействия от расстояния между частицами имеет сложный характер. Общий вид этой зависимости U = f(h) представлен на рис. 10.2 .
На графике есть три участка:
1) между частицами преобладают силы притяжения, наблюдается ближний минимум.
Происходит коагуляция.
2) - между частицами преобладают силы отталкивания.
3) - обнаруживается дальний минимум, однако глубина его невелика.
При т.е. при этих расстояниях между частицами силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания.
Таким образом, если частицы сблизятся на расстояние меньше они неизбежно слипнутся, но для этого должен быть преодолен потенциальный барьер . Это возможно при достаточной кинетической энергии частиц, которая среднестатистически близка к произведению kT.
Рассмотрим взаимодействие двух частиц. Будем одну частицу считать неподвижной, а вторую - приближающейся к ней с энергией, равной kT.
Если , частицы останутся на расстоянии и будут связаны между собой через слой дисперсионной среды, т.е. образуют "пару", но непосредственно не слипаются и не теряют своей седиментационной устойчивости. В таких случаях говорят, что взаимодействие происходит в дальнем минимуме.
Если , то частицы при столкновении отлетают друг от друга. Система агрегативно устойчива.
Если , то происходит медленная коагуляция.
Если , то происходит быстрая коагуляция.
Так как золь обычно рассматривают при постоянной температуре, кинетическая энергия частиц остается постоянной. Следовательно, для коагуляции должен быть уменьшен потенциальный барьер коагуляции .
Обычно для понижения потенциального барьера в систему вводится электролит-коагулянт. Теория ДЛФО дает возможность вычислить порог быстрой коагуляции :
где А, В - постоянные величины, которые могут быть рассчитаны; - диэлектрическая проницаемость среды; Z - заряд иона-коагулянта; е - заряд электрона.
