Coagulation Kinetics and Structure Formation

پراکندگی های کلوئیدی نقش بسیار مهمی در طبیعت، صنعت و زندگی روزمره دارند. گاهی اوقات، پایداری طولانی‌مدت مانند فروتلویدها (متشکل از ذرات مغناطیسی بسیار کوچک با شعاع 10 نانومتر) مشاهده می‌شود یا مطلوب است، که باید حتی در میدان‌های خارجی نیز پایدار باشد. از سوی دیگر، تنها پراکندگی های پایدار کوتاه مدت ممکن است در طول عملیات پردازش واقعی ضروری باشد، به عنوان مثال، پراکندگی ذرات مگنتیت در طول ساخت نوار. پایداری پراکندگی ها و بسیاری از خواص فیزیکی آنها به برهمکنش بین ذرات در محیط پراکندگی مربوط می شود که ممکن است حاوی سورفکتانت ها یا گونه های ماکرومولکولی باشد. اگر نیروهای خالص برهمکنش بین ذره ای جذاب باشند، ممکن است تجمع رخ دهد. دو نوع کلی رفتار تجمعی را می توان متمایز کرد: انعقاد و لخته سازی. این دو اصطلاح اغلب به صورت مترادف استفاده می شوند، اما IUPAC تعاریف زیر را توصیه می کند: انعقاد به معنای تشکیل سنگدانه های فشرده است که منجر به جداسازی ماکروسکوپی می شود. لخته سازی به معنای تشکیل یک شبکه سست یا باز به نام لخته است که ممکن است به صورت ماکروسکوپی از هم جدا شوند یا نشوند. لخته سازی ناشی از جذب همزمان مولکول های پلیمری روی دو (یا چند) ذره به عنوان لخته سازی پل زدنی نامیده می شود. اگر انعقاد منجر به ادغام دو ذره در یک ذره شود، همانطور که ممکن است با قطرات مایع در امولسیون ها اتفاق بیفتد، این فرآیند به عنوان ادغام نامیده می شود.

Colloidal dispersions play a very important role in nature, industry, and daily life. Sometimes, long-term stability is observed or desired as in ferrotluids (composed of very small magnetic particles with radii of ~ 10 nm), which must be stable even in external fields. On the other hand, only short-term stable dispersions may be necessary during actual processing operations, for example, dispersions of magnetite particles during tape manufacture. The stability of dispersions and many of their physical properties are related to the interaction between the particles in the dispersion medium, which may contain surfactants or macromolecular species. If the net interparticle interaction forces are attractive, then aggregation may occur. Two general types of aggregation behavior may be distinguished: coagulation and flocculation. These two terms are frequently used synonymously but IUPAC has recommended the following definitions: Coagulation implies formation of compact aggregates, leading to the macroscopic separation. Flocculation implies the formation of a loose or open network, floc, which may or may not separate macroscopically. Flocculation brought about by the simultaneous coadsorption of polymer molecules on two (or more) particles is referred to as bridging flocculation. If coagulation results in the merging of two particles into one, as may occur with liquid droplets in emulsions, this process is referred to as coalescence.