Правила коагуляции электролитами

Коагуляция - это процесс слипания частиц с образованием крупных агрегатов. При этом система теряет свою седиментационную устойчивость, т.к. частицы становятся слишком крупными и не могут участвовать в броуновском движении.

Агрегативная устойчивость лиофобного золя - это способность его сохранять неизменными во времени размеры частиц и их индивидуальность.

АГРЕГАТИВНАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ КОЛЛОИДНЫХРАСТВОРОВ. КОАГУЛЯЦИЯ

ЛЕКЦИЯ №6

При нарушении агрегативной устойчивости происходит коагуляция.

Коагуляция является самопроизвольным процессом, т.к. она приводит к уменьшению межфазной поверхности (DS_1,2) в золе. Поверхность уменьшается ровно на те две плоскости, по которым происходит слипание частиц. А это в свою очередь приводит к уменьшению свободной поверхностной энергии.

Из химической термодинамики мы знаем, что те процессы, которые приводят к уменьшению свободной энергии системы, идут самопроизвольно.

Различают две стадии коагуляции:

1 стадия - скрытая, на этой стадии частицы укрупняются, но еще не теряют своей седиментационной устойчивости.

2 стадия - явная - когда частицы укрупняются настолько, что теряют свою седиментационную устойчивость, происходит разделение фаз. Если плотность частицы больше, чем плотность дисперсионной среды, то образуется осадок.

Причины коагуляции многообразны. Едва ли существует какое - либо внешнее воздействие, которое при достаточной интенсивности не вызывало бы коагуляцию. Для примера можно назвать: изменение температуры, воздействие электрических и электромагнитных полей, воздействие света и облучения элементарными частицами, механическое воздействие, добавление электролитов и т.д.

Все эти воздействия, такие различные по характеру, обладают общим свойством - они уничтожают энергетический барьер (потенциальный барьер коагуляции DU) или значительно его снижают, и метастабильная система (коллоидный раствор) в процессе коагуляции переходит в более устойчивое состояние. Большой практический интерес вызывает коагуляция электролитами.

1.Все сильные электролиты, добавленные в достаточном количестве, вызывают коагуляцию золя.

Минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция золя, называется порогом коагуляции (С_к или g _к).

Иногда для оценки коагулирующей способности используют величину V_к, которую называют коагулирующей способностью. V_к -это объем золя, который коагулирует от 1 моля или от 1 эквивалента коагулянта, это величина, обратная порогу коагуляции:

V_к = 1 / С_к

Таким образом, чем меньше порог коагуляции, тем больше коагулирующая способность электролита.

2.Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот его ион, заряд которого одинаков по знаку с зарядом противоиона мицеллы лиофобного золя*, его называют ионом - коагулянтом.

3.Коагулирующая способность иона зависит от величины его заряда. Чем больше заряд иона, тем больше его коагулирующая способность, а значит меньше порог коагуляции (С_к). Количественно эта закономерность описывается эмпирическим правилом Шульце - Гарди:

С_к^I: C_к^II: С_к^III = 1: (1/2⁶): (1/3⁶) или С_к = a (1/z⁶)

a - постоянная для данной системы величина; z - заряд иона - коагулянта; С_к^I: C_к^II: С_к^III - порог коагуляции, соответственно, однозарядного, двухзарядного, трехзарядного иона - коагулянта.

4.Коагулирующая способность иона с одинаковым по величине зарядом тем больше, чем больше кристаллический радиус иона - коагулянта. Поэтому ионы органических соединений обладают более высокой коагулирующей способностью, чем неорганические ионы того же заряда.

Например, можно написать лиотропный ряд для однозарядных катионов:

Ag⁺ > Cs⁺ > Rb⁺ > NH₄⁺ > K⁺ > Na⁺ > Li⁺

5.При увеличении концентрации иона - коагулянта в золе дзета - потенциал мицеллы уменьшается по абсолютной величине и коагуляция начинается уже тогда, когда дзета - потенциал уменьшается по абсолютной величине до 0,025 - 0,040 В, а не до нуля.

Дата добавления: 2014-01-05