Взаємна коагуляція золів

Взаємна коагуляція спостерігається при змішуванні золів з разноименно зарядженими частинками. Разноименно заряджені частинки притягуються один до одного з утворенням агрегатів внаслідок зникнення електростатичного відштовхування, тобто взаємної нейтралізації зарядів. Найбільш повно вона спостерігається тоді, коли заряди частинок приблизно рівні.

Взаємна коагуляція має місце в рідинах організму, використовується при виділенні каучуку з латексу, при очищенні промислових вод, фарбуванні тканин і волокон, в водопідготовки.

Наприклад, природні води містять велику кількість домішок колоїдних речовин (пісок, глина та ін.), Що мають негативний заряд:

Для їх нейтралізації вводять коагулянти (сульфати алюмінію, заліза, амонійні галун). У воді ці солі гідролізуються і утворюють колоїдні частинки з позитивним зарядом:

Ці гранули взаємно нейтралізуються з негативно зарядженими частинками і випадають в осад, якого фільтрують і таким чином отримують очищену (осветленную) воду.

кінетика коагуляції

Теорія кінетики коагуляції розроблена Смолуховським. Кінетика коагуляції виражається швидкістю коагуляції, тобто зміною чисельної концентрації-ції частинок в одиницю часу. Залежно від концентрації коагулюючого електроліту хід коагуляції поділяють на приховану і явну.

При невеликій концентрації електроліту коагуляція непомітна на око і називається прихованою коагуляцией. При цьому заряд колоїдних частинок великий і тому тільки деякі частинки (мають максимальну швидкість руху) можуть подолати сили електростатичного відштовхування. У міру збільшення концентрації електроліту заряд частинок поступово нейтралізується, дзета-потен-циал зменшується і досягає критичного значення. У цій точці коагуляція стає помітною на око і така коагуляція називається явною.

Мал. кінетика коагуляції

Явна коагуляція підрозділяється на повільний-ву і швидку. При концентрації електро-літа, трохи більше порога коагуляції, дзета-потенціал частинок стає менше крити-чеського, але ще не дорівнює нулю. Тому не кожне зіткнення веде до злипання частинок і їх осідання. Внаслідок цього явна коагу-ляция протікає повільно. У міру збільшен-ня концентрації електроліту швидкість коагуляції збільшується, частки нейтралі-

ються і заряд стає рівним нулю. При цьому ніщо не заважає коагуляції: кожне зіткнення веде до об'єднання часток. Практично всі частинки коагулюють одночасно. Тому явна коагуляція протікає швидко. Швидкість коагуляції вже не залежить від подальшого збільшення концентрації електроліту. Мінімальна концентрація електроліту, яка викликає швидку явну коагуляцію, називають критичним порогом швидкої коагуляції.

Порядок зміни часток при коагуляції

Смолуховським був досліджений порядок зміни (послідовність укрупнення) або агрегації частинок при коагуляції. Первинні (поодинокі) час-

інших системах спостерігається

тіци стикаючись, утворюють подвійні частки, які в свою чергу, стикаючись один з одним і одиночними частинками, утворюють потрійні і четверні частки і т.ін. При цьому число одиночних частинок зменшується, а число часток кожного наступного порядку спочатку збільшується, а потім зменшується до нуля внаслідок утворення більш великих агрегатів-тов. В результаті утворюються великі, пухкі агрегати, що складаються з безлічі дрібних годину-тиц різного порядку (розміру). Дана теорія розроблена для монодисперсної системи. В відхилення від такої поведінки.

тема: Стійкість і коагуляція колоїдних систем

Види стійкості гідрофобних золів. Під стійкістю дисперсної системи розуміють збереження дисперсності, рівномірного розподілу часток в дисперсійному середовищі. Як відомо, ліофобні колоїди зважаючи на високу поверхневої енергії, більшого поверхневого натягу і поверхневої активності термодинамічно нестійкі, тобто для них характерне явище «коагуляції».

Коагуляція (з лат. «Згортання, затвердевании») являє собою злипання частинок ДФ та їх осідання, тобто це втрата Агрегативна стійкості системи.

У 1920 р Н.П.Песков ввів поняття про агрегативной і седиментаційних (кінетичної) стійкості.

Кінетична стійкість дозволяє системі зберігати рівномірний розподіл часток в обсязі, тобто протистояти дії сили тяжіння і процесам осідання або спливання частинок. Основною умовою (кількісною мірою) цієї стійкості є дисперсність речовини і наявність броунівського руху.

Агрегативна стійкість - це здатність системи протистояти агрегації частинок ДФ. Розрізняють електростатичний, адсорбционно-сольватний, гідродинамічний і інші чинники агрегативной стійкості дисперсних систем.

Електростатичний фактор обумовлений електростатичними силами відштовхування внаслідок наявності подвійного електричного шару. Однойменно заряджені частинки відштовхуються одна від одної, що заважає злипання і укрупнення частинок. Чим товщі дифузний шар (більше дзета-потенціал), тим сильніше взаімоотталківанія частинок.

Адсорбционно-сольватний фактор пов'язаний з наявністю сольватной оболонки: частинки завжди мають сольватную (гідрадну) оболонку. Ця пружна оболонка перешкоджає зближенню з іншими частинками і грає роль амортизатора (буфера).

Гідродинамічні фактори знижують швидкість агрегації частинок внаслідок зміни в'язкості середовища, щільності ДФ і дисперсійного середовища.

У реальних ліофобних системах Агрегативна стійкість в основному визначається електростатичним і адсорбційно-сольватного факторами. Тому кількісною мірою агрегативной стійкості є величина дзета-потенціалу.

Чинники, що викликають коагуляцію. Оскільки ліофобні системи мають надлишкову поверхневою енергією, вони агрегативно нестійкі. Процес укрупнення частинок відбувається спонтанно, тому що це призводить до зменшення питомої поверхні і зниження поверхневої енергії Гіббса.

Коагуляцію викликають наступними факторами:

- механічним впливом (струшування, перемішування розчину, збільшення концентрації);

- зміною температури (підвищення температури призводить до коагуляції ліофільних золів, а зниження - ліофобних золів);

- видаленням стабілізуючого електроліту (в ході діалізу шляхом іонного обміну або зв'язування його іонів в малодиссоциирующие з'єднання);

- пропусканням електричного струму (електрофорез або електроосмос);

- додаванням іншого колоїдного розчину з іншими противоионами (нейтралізація).

Найбільш важливим фактором є додавання електроліту, при якому спостерігається різка зміна ДЕС і дзета-потенціалу.