Коагуляция. Изменение агрегативной устойчивости при помощи электролитов

Коагуляция – процесс слипания частиц, образование более крупных агрегатов с потерей седиментационной и фазовой устойчивости и последующим разделением фаз – разрушение ДС. Агрегативная уст-сть может быть определена как способность системы к сохранению дисперсности и индивидуальности частиц ДФ. Возникающие при потери агр-ной уст-ти коагулянты представляют собой осадки(или всплывающие образования)различной структуры – плотные, хлопьевидные, волокнистые, кристаллоподобные. Все без исключения сильные электролиты вызывают коагуляцию при увеличении конц-ции их в р-ре до некоторого критического значения, называемого порогом коагуляции. Исследование зависимости скорости коагуляции от конц- ции эл-та показывают, что если конц-ия мала, то скорость=0.При дальнейшем увеличении конц-ии наблюдается рост скорости до некоторого значения и дальше скорость не изменяется с увеличением конц-ии. При этом можно выделить 3 четко разграниченных зоны: УСТОЙЧИВОСТЬ,МЕДЛЕНАЯ КОАГ-ИЯ,БЫСТРАЯ К-ИЯ.

1. Правило знака заряда

В 1900 г. Шульц и Гарди установили: все электролиты в определенной концентрации вызывают коагуляцию, но коагулирующим действием обладают не все ионы электролита. Ион-коагулятор – тот ион электролита, который несет заряд, противоположный знаку заряда коллоидной частицы.Таким образом, для систем с отрицательно заряженными частицами ионами-коагуляторами являются катионы, а с положительными

коллоидными частицами – анионы.

2. Пары коагуляции

Каждый электролит по отношению к данному золю обладает порогом коагуляции.

Порог коагуляции γ – это минимальное количество электролита, необходимое для начала явной коагуляции.

Начало коагуляции визуально можно определить по появлению мутности системы.

γ = V* C/W, где V – объем электролита; C – концентрация электролита; W – объем золя.

Величина, обратная порогу коагуляции р называется коагулирую-

щей силой электролита: p = 1/ γ;

3. Правило валентности (или правило Шульце-Гарди)

Шульц и Гарди установили, что коагулирующая сила иона-коагулятора тем больше, чем выше его заряд.

Было найдено, что эмпирические пороги коагуляции связаны с зарядом иона-коагулятора соотношением:

γ; = K/Z⁶, где Z – заряд иона-коагулятора; K – константа.

В некоторых случаях порог коагуляции определяется эмпирическим правилом Эйлерса-Корфа, в котором показатель степени при Z уменьшается до 2: γ; =K/Z².

Иногда опытные данные не подчиняются ни правилу Шульце-Гарди, ни правилу Эйлерса-Корфа, а зависимость порога коагуляции от заряда иона коагуляции оказывается промежуточной.

4. При экспериментальном изучении коагуляции было показано,что у ионов одинакового заряда порог коагуляции снижается с увеличением радиуса ионов.Ионы, расположенные в порядке возрастания радиуса и, следовательно, их коагулирующей способности или уменьшение порога коагуляции, образуют лиотропный ряд:

Li +, Na +, K +, Rb +, Cs + → радиус увеличивается

←---------------- порог коагуляции снижается

-----------------→ коагулирующая способность увеличивается