Thixotropy

Această intrare sau secțiune despre fizică și chimie nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor . Urmați sfaturile din desenele de referință 1 , 2 .

Acest articol sau secțiune pe tema chimiei nu este încă formatat conform standardelor . Contribuiți la îmbunătățirea acestuia în conformitate cu convențiile Wikipedia . Urmați sfaturile de proiectare de referință .

Tixotropia sau tixotropia este proprietatea unor fluide pseudo-plastice de a-și varia viscozitatea atunci când sunt supuse la solicitări de forfecare sau în cazul perioadelor lungi de odihnă sau supuse mișcărilor peristaltice . În aceste condiții, fluidul poate trece de la starea de grăsime pastă aproape solidă la cea a lichidului sau, mai general, de la cea a gelului la cea a lichidului .

Thixotropy este, de asemenea, denumirea procesului reversibil de transformare izotermă sol-gel . Curba reprezentativă a transformării înainte în planul reogramei este diferită de cea a returului (care are loc la viteza de forfecare zero): aceasta din urmă apare deplasată spre stânga față de prima, deoarece structura moleculară a fluidului atinge condițiile inițiale cu o consistență diferită, procesul este deci temporar ireversibil. Acest lucru nu se întâmplă cu fluidele newtoniene, deoarece atunci când acțiunea de tăiere încetează, acestea revin la starea inițială urmând curba de transformare înapoi în planul reogramei și operând astfel o transformare reversibilă .

Detalii despre transformare

Tixotropia poate fi explicată ca o transformare reversibilă și izotermă gel-sol în care, atunci când acțiunea forțelor de forfecare lipsește, structura care face materialul consistent este reformată. Sistemele tixotrope prezintă o structură reticulată instabilă, formată din numeroasele puncte de contact ale particulelor asimetrice. Când materialul este în repaus, structura reușește să îi ofere o rigiditate comparabilă cu cea a gelului. Când este supusă forțelor de forfecare, structura se sparge treptat deoarece numărul de puncte de contact dintre particulele asimetrice scade și acestea încep să se alinieze către direcția de ieșire; în acest moment vâscozitatea scade progresiv și substanța începe să treacă de la gel la starea lichidă.

Odată ce acțiunea de tăiere a încetat, structura reticulată este reconstituită grație mișcării browniene a particulelor implicate, fără a urma totuși calea reologică înapoi. Reogramele sistemelor tixotrope sunt, de asemenea, o funcție a ratei de schimbare a forțelor de forfecare și a duratei întregului proces. Acest lucru poate complica imaginea și poate duce la modificări ale vâscozității în repaus dacă fluidul se află în repaus pentru perioade lungi de timp.

Exemple

Printre substanțele obișnuite, sosul de ketchup este probabil cel mai cunoscut pentru a manifesta această proprietate. Când recipientul este imobil, sosul pare să aibă o consistență aproape solidă, foarte dens; pe de altă parte, când sticla este scuturată, devine foarte fluidă, aproape lichidă, în câteva secunde și iese ușor din duză. Margarina se bucură, de asemenea, de această proprietate, deși într-o măsură mai mică. Un alt exemplu zilnic poate fi dat de fluidele care ies dintr-un orificiu, cum ar fi gura unui tub: unele, atunci când curg dintr-un tub, au același diametru cu cel al orificiului, altele (de exemplu mastice siliconice ) se extind în schimb .

Acest lucru se datorează faptului că tensiunile interne ale fluidelor vâscoase și elastice sunt eliberate atunci când ies din orificiu și provoacă expansiune pe măsură ce moleculele forțate să treacă prin orificiul de ieșire se aliniază și imediat ce scapă reiau aranjamentul inițial și se extind. În sectorul industrial, substanțele tixotrope sunt utilizate în multe domenii, inclusiv la prepararea vopselelor pe care peria le are lichide și ușor de împrăștiat, dar pentru a înceta acțiunea de tăiere efectuată de părul periei se solidifică rapid și fără picurare.

Procesele de ambalare trebuie să ia în considerare și proprietățile tixotrope ale produsului: o suspensie ar putea prezenta caracteristici de re-presiune în timpul umflării, cu dificultăți în umplere și dozare. De exemplu, lichefierea sângelui din San Gennaro se explică prin presupunerea că vitrina care conține în mod tradițional sângele martirului este umplută cu o substanță tixotropă: trei cercetători italieni, Luigi Garlaschelli, Franco Ramaccini, Sergio Della Sala au reprodus o suspensie coloidală hidroxid feric cu ioni de sodiu și clor având un comportament tixotropic foarte similar cu fluidul conținut în cazul San Gennaro . ^[1]

Alte exemple de comportamente tixotrope mai complexe

În produse farmaceutice, tixotropia este foarte importantă. Cu toate acestea, reogramele substanțelor farmacologice tixotrope prezintă tendințe mult mai complexe: curbele ciclurilor de histerezis prezintă cuspizi datorate variațiilor structurale. Un exemplu interesant este dat de vaselină , un gel lichid de hidrocarburi cufundat într-o matrice de hidrocarburi microcristaline solide. Jeleul de petrol prezintă un flux de plastic cu un prag de alunecare și o buclă de histerezis care dezvăluie caracteristici tixotrope.

În special, descompunerea tixotropă a vaselinei este mai lentă decât transformarea gel-sol a altor substanțe tixotrope mai fluide. La viteze mici, reograma sa prezintă o curbă curbilineară care reflectă compoziția sa: de fapt este un amestec de parafine liniare, ramificate și ciclice și proprietățile sale reologice depind de cantitățile relative ale acestor elemente. Acestea variază în funcție de originea sa, de tratamentul supus și de gradul de purificare și rafinare. Pe măsură ce viteza de tăiere crește, parafinele cu lanț liniar sunt orientate spre direcția de ieșire, în timp ce parafinele ramificate și ciclice rezistă alinierii și reușesc să păstreze structura gelului. Pe măsură ce viteza de tăiere crește, apare o aliniere suplimentară a parafinelor și se rupe structura gelului; astfel tendința sinuoasă din reograma lor dispare și vâscozitatea scade.

Acest lucru este necesar în unguente: atunci când vaselina este aplicată pe piele, forța de forfecare dată de acțiunea răspândirii distruge structura gelului și facilitează răspândirea. Tixotropia este necesară în multe preparate farmaceutice lichide care trebuie turnate sau răspândite, păstrând în același timp o consistență bună în recipientul lor. De exemplu, o suspensie tixotropă bine formulată nu trebuie să se așeze în sticlă, dar trebuie să devină totuși subțire după agitare și să rămână așa pentru timpul necesar retragerii și administrării, apoi trebuie să-și recapete rapid consistența inițială. Un astfel de comportament este necesar pentru emulsii , loțiuni și creme .

Notă

linkuri externe

• ( EN ) Thixotropy , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul chimiei

Portalul de fizică