Коагуляція під дією електролітів

Схильність гидрозолей до коагуляції під дією невеликих добавок електролітів була помічена давно і послужила об'єктом великого числа експериментальних і теоретичних досліджень.

Електроліт, що викликає порушення агрегативной стійкості золю, називається електролітом-коагулятором (або коагулянтом).

Колоїдні розчини дуже чутливі до присутності сторонніх електролітів і коагуляція може бути викликана навіть присутністю малих їх кількостей. Наприклад, коагуляція настає дуже швидко, практично відразу ж після утворення золю, якщо він був отриманий в погано вимитого посуду, що зберегла сліди солей, що містяться у водопровідній воді. Однак у присутності якихось певних дуже малих кількостей електроліту-ко-а-регулятора колоїдні розчини здатні зберігати агрегатівную стійкість. Найменша концентрація електроліту, що викликає явну коагуляцію колоїдного розчину, називається порогом коагуляції g. Експериментально поріг коагуляції може бути визначений поступовим (наприклад, з бюретки) додаванням до досліджуваного золю розчину електроліту-коагу-ля-то-ра. Інший спосіб визначення g - приготування серії розчинів електроліту з рівномірно збільшується концентрацією з подальшим додаванням до них однакових обсягів золю. Наступ коагуляції може відзначатися візуально або за допомогою приладів. Найчастіше для цих цілей використовуються оптичні методи. У будь-якому випадку поріг коагуляції може бути обчислений за формулою

або, точніше (з урахуванням розведення)

де Сек і Vек - відповідно концентрація і обсяг розчину елктроліта-коагулятора, Vзоль - обсяг колоїдного розчину.

Поріг коагуляції зазвичай вимірюється в моль / л або в ммоль / л. При цьому слід пам'ятати, що фізичний зміст цієї розмірності - кількість електроліту (моль або ммоль), здатне викликати коагуляцію 1 літра колоїдного розчину.

Крім порога коагуляції в колоїдної хімії використовується і зворотна йому величина - коагулирующая здатність Р:

Розмірність Р - л / моль або л / ммоль, що по фізичному змісту відповідає обсягу золю, який може бути скоагульованого 1 молем (або миллимоли) електроліту.

Поріг коагуляції, а значить, і коагулирующая здатність є приблизними характеристиками, так як залежать від дуже багатьох чинників - від швидкості додавання електроліту-коагулятора, від способу приготування золю, від методу реєстрації, від часу між додаванням електроліту і моментом фіксування явною коагуляції, від температури та ін.

Було виявлено, що

коагулююча дією володіють ті іони електроліту-коагулятора, знак заряду яких протилежний знаку заряду гранул колоїдних міцел, причому коагулююча дія різко зростає зі збільшенням заряду коагулюючого іона

(Об'єднане правило Г. Шульце (1882) - М. Гарді (1900)). Тобто коагуляцію золю з негативно зарядженими гранулами викликатимуть катіони, а зола з позитивно зарядженими гранулами - аніони.

При цьому відношення порогів коагуляції одно-, дво- і трёхзарядних коагулирующих іонів приблизно обернено пропорційно шостого ступеня їх валентності:

Було також відмічено, що поблизу порогу коагуляції абсолютна величина z -потенціалу, незалежно від знака заряду гранули, виявляється зниженою приблизно до 25 - 30 мВ. Це його значення є критичним; при подальшому зниженні величини z -потенціалу золь практично повністю втрачає стійкість. Це є доказом того, що головним в електростатичному факторі стійкості золів є значення електрокінетичного потенціалу. Ретельні дослідження коагулюючої дії різних іонів з однаковою величиною заряду показали, що вони утворюють ряди, близькі до Ліотропні рядах адсорбції.

Коли фактори стійкості зняті в повному обсязі, не кожне зіткнення мицелл може закінчитися їх агрегування. При цьому в більшості випадків для повної коагуляції золю потрібно чимало часу. Така коагуляція називається повільної. Якщо ж захисний фактор практично відсутня, то ми маємо справу з швидкою коагуляцією, коли кожне зіткнення частинок призводить до їх об'єднання.

Слід зазначити, що терміни "швидка" і "повільна коагуляція" відносяться до механізму процесу, а не до реального часу його протікання. Так, при значних концентраціях мицелл "повільна" коагуляція може закінчитися за короткий час з-за великої частоти зіткнень, а в системах з малою концентрацією міцел через малу частоти зіткнень "швидка" коагуляція може йти досить довго. Але в більшості випадків реальна швидкість коагуляції все ж прямо визначається механізмом.

Експериментальне вивчення кінетики коагуляції показує, що швидка коагуляція спостерігається при z -потенціале, що дорівнює нулю або при дуже малих його значеннях, набагато більш низьких, ніж критичне, а повільна - при значеннях, близьких до критичного.

Ліотропні ряди (від грец. Lуо - розчиняю і trope - зміна) - ряди іонів, розташовані за ступенем впливу на властивості розчинника (головним чином води). Такі Л. р. іонів, розташованих по їх закономірно зростаючому або убутному впливу на: 1) в'язкість і поверхневий натяг, 2) розчинність, 3) набухання високомолекулярних речовин (білків, пектину, агару, крохмалю та ін.) і застигання їх водних розчинів, 4) їх висолювання і коацервація, 5) стійкість колоїдів до коагуляції.