حل یک سوال مهم از منحنی DLVO

بر اساس تئوری DLVO فلوکولاسیون ذرات در کدام فاز از نمودار انرژی پتانسیل تام برهم کنش در مقابل فاصله ذرات قابل تشکیل است؟

1.کمینه اولیه

2.بیشینه اولیه

3.کمینه ثانویه

4.کمینه اولیه و ثانویه

پاسخ:

این سوال از یک نمودار بسیار بسیار مهم در فصل سیستم های پراکنده اولتون مطرح شده است،

چند نکته مهم در مورد این نمودار»

انرژی جاذبه بین ذرات، در فواصل کم بین ذره ای بر دافعه بین ذرات غالب است، که در نمودار مینیمم اولیه را بر اثر جاذبه شدید بین ذرات ایجاد میکند. مینیمم اولیه یک دره بسیار عمیق می باشد که اگرگاسیون ذرات برگشت ناپذیر است.

دلیل ایجاد مینیمم ثانویه هم وجود انرژی جاذبه است، اما چرا در فواصل بالا مجدد جاذبه بر دافعه غلبه کرده است؟ مگر نگفتیم که در فواصل کم، جاذبه غالب میشود؟ جواب این سوال این است که، در فواصل بالای بین ذره ای طبق روابط بیانگر نیروی دافعه و جاذبه، شدت افت یا کاهشی که نیروی دافعه تجربه میکند بسیار بیشتر از شدت کاهش نیروی جاذبه است. یعنی نیروی دافعه خیلی زیاد کاهش پیدا میکند، در حالیکه نیروی جاذبه به آن شدت کم نمیشود. و به این علت مینیمم ثانویه ایجاد میشود که محل اتفاق افتادن فلوکولاسیون یا تشکیل خوشه های پفکی و سست بین ذرات می باشد. که میتوانند مجدد disperse شوند با shake کردن، مثل مینیمم اولیه برگشت ناپذیر نیست.

در فواصل نه خیلی نزدیک و نه خیلی دور، دافعه بین ذرات غلبه میکند و قله یا بیشینه اولیه را ایجاد میکند که ذرات دفلوکوله یا کاملا جدا از هم قرار میگیرند. این قله را سد انرژی پتانسیل هم می نامند.

حال به شکل زیر دقت کنیم که اثرات افزودن الکترولیت بر شکل منحنی DLVO یا همان منحنی قبلی می باشد:

نکته مهم) افزودن الکترولیت باعث فشرده ترشدن double layer و کاهش پتانسیل زتا میشود. که اثر این اتفاق ایجاد عمق بیشتر در مینیمم ثانویه و کاهش ارتفاع قله یا ماکزیمم اولیه می گردد. این پروسه باعث ایجاد فلوکولاسیون کنترل شده میگردد، که با عمیق تر شدن بهینه مینیمم ثانویه اتفاق می افتد. همانطور که در نمودار شکل فوق می بینید، با ده برابر شدن غلظت الکترولیت، دره عمیق تر و قله کم ارتفاع تر میشود.

نکته مهم2) علاوه بر الکترولیت، میتوانیم با اضافه کردن موادی هم چون سورفکتانت های یونی باعث کاهش پتانسیل زتا که در نهایت موجب پایین آمدن ارتفاع ماکزیمم اولیه و همزمان عمیق تر شدن مینیمم ثانویه شد. این مواد ادسوربه میشوند به لایه stern.

با توجه به پاسخ تشریحی ای که من براتون نوشتم، جواب میشه گزینه سه یا کمینه ثانویه، که فلوکولاسیون رخ میدهد. از نکات اضافی ای هم که براتون نوشتم، لذت ببرید. شاید و فقط شاید سوالای احتمالی آزمون های بعدی تون باشند!