Pěna

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 6. listopadu 2020; kontroly vyžadují 3 úpravy .

Pěna  je dispergovaný systém s plynem dispergovanou fází a kapalným nebo pevným disperzním médiem.

Vlastnosti pěny

Pěny jsou svou povahou podobné koncentrovaným emulzím , ale v nich dispergovaná fáze je plyn , nikoli kapalina. Pěny se vyrábějí z roztoků povrchově aktivních látek . Pro zvýšení jejich stability se do roztoků povrchově aktivních látek přidávají makromolekulární látky , které zvyšují viskozitu roztoků. Jako charakteristika pěny se používá soubor vlastností, které komplexně pěnu charakterizují.

Pěnění a ničení pěn

Pěny se na rozdíl od jiných disperzních systémů, jejichž složení je dáno koncentrací dispergované fáze, vyznačují obsahem disperzního prostředí.

Pěny jsou extrémně nestabilní disperzní systémy, protože hustota kapaliny je stovky a dokonce tisíckrát vyšší než hustota plynu, ze kterého se tvoří bubliny pěny. Pěny jsou považovány za hrubé systémy: v okamžiku pěnění jsou pěnové bubliny viditelné pouhým okem. Hmotnost a objem plynem dispergované fáze nejsou konstantní a rychle se mění, velikosti bublin se velmi liší, takže pěny lze považovat za polydisperzní systémy. Pěny jsou typické lyofobní disperzní systémy.

Pěny jako disperzní systémy mají své vlastní charakteristiky, které jsou určeny vlastnostmi dispergované fáze, disperzního prostředí a fázového rozhraní mezi nimi, jako jsou: změna Gibbsovy energie , mezifázové povrchové napětí , tvar bubliny (kulatý, mnohostěnný) .

Pěny jsou termodynamicky nestabilní, protože v nich probíhají procesy, které vedou ke změně struktury a destrukci pěn. Tyto procesy zahrnují:

Struktura pěny

Pěny, zejména vysoce expanzní, se vyznačují buněčnou strukturou filmového kanálu, ve které jsou buňky naplněné plynem odděleny tenkými filmy - stěnami bublin. Tři sbíhající se filmy umístěné pod úhlem 120° tvoří kanál ( Plateau trojúhelník [1] , Plateau- Gibbsův kanál [2] , Gibbs -Plateau kanál [3] ; viz obrázek), čtyři kanály s úhlem mezi nimi asi 109 °28 ′ konvergují v jednom bodě a tvoří uzel [2] [1] . Nejtypičtějším buněčným tvarem v monodisperzní pěně je pětiúhelníkový dvanáctistěn (dvanáctstěn s pětiúhelníkovými plochami), často s 1-3 dalšími plochami; průměrný počet filmů obklopujících buňku se obvykle blíží 14. U pěny s nízkou expanzí je tvar buněk blízký kulovému a velikost filmů je malá.

Tvrdé pěny

Systémy s pevným disperzním prostředím a plynnou disperzní fází - G/T se často nazývají pevné pěny. Pevné pěny, stejně jako kapalné pěny, jsou kvůli velké velikosti bublin plynné fáze obvykle klasifikovány jako mikroheterogenní nebo dokonce hrubě rozptýlené systémy.

Příkladem přírodní tvrdé pěny je pemza  , porézní, houbovitá, houbovitá, velmi lehká hornina vulkanického původu, používaná jako brusivo pro leštění a broušení a také ve stavebnictví pro výrobu pemzového betonu. Z umělých tvrdých pěn lze označit pěnové sklo a pěnobeton, které jsou široce používány jako stavební a izolační materiály . Výhodou těchto materiálů je nízká hustota, nízká tepelná vodivost a poměrně vysoká pevnost díky jejich buněčné struktuře a síle disperzního prostředí. Patří sem i umělé houbovité materiály na bázi polymerů (mikroporézní pryž , různé pěny ).

Aplikace

V řadě případů praktické aplikace pěn jsou důležité jejich vlastnosti, jako je viskozita , tepelná vodivost , elektrická vodivost , optické vlastnosti atd. Pěny jsou široce používány v mnoha průmyslových odvětvích a v každodenním životě:

Pěny s pevnými tenkými stěnami ( aerogely , pěnové plasty ) jsou široce používány pro výrobu tepelně a zvukově izolačních materiálů, záchranných zařízení, obalů atd.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ 1 2 Zimon A. D., Koloidní chemie, 2015 , str. 240.
  2. ↑ 1 2 Volkov V. A., Koloidní chemie, 2015 , str. 572.
  3. ↑ Schukin E. D. a kol., Colloid Chemistry, 2014 , str. 300.

Literatura