Вплив різних факторів на коагуляцію. Правило Шульце-Гарді. Кінетика коагуляції. Теорія ДЛФО. Концентраційна коагуляція. Нейтралізаційна коагуляція. Коагуляція сумішами електролітів.
4. Коагуляція
Коагуляцією називають зменшення
дисперсності системи в результаті
злипання частинок дисперсної фази під
впливом молекулярних сил притягання
внаслідок втрати агрегативної стійкості.
6. Правила коагуляції електролітами
1.1. При дії електролітів коагуляція починається вПри дії електролітів коагуляція починається в
той момент, коли ξ-потенціал зменшується дотой момент, коли ξ-потенціал зменшується до
30 мВ (вольт) – це критичний потенціал золю.30 мВ (вольт) – це критичний потенціал золю.
2.2. Концентрація електролітів у системі має бутиКонцентрація електролітів у системі має бути
досить високою, щоб стиснути ПЕШ і тимдосить високою, щоб стиснути ПЕШ і тим
самим знизити енергетичний бар’єр, якийсамим знизити енергетичний бар’єр, який
перешкоджає злипанню часток при зіткненні.перешкоджає злипанню часток при зіткненні.
7. 3. Коагуляцію викликають будь-які електроліти, але з
помітною швидкістю вона починається при досягненні
певної концентрації електроліту.
Поріг коагуляції – це мінімальна концентрація
електроліту, при перевищенні якої спостерігається
коагуляція.
С – концентрація електроліту;
n – кількість мілілітрів води, взятих для розведення.
( )3n1
10C
C
3
K
+
⋅
=
10. Правило Шульце-Гарді:
Коагуляцію золю викликає той іон
введеного електроліту, який має заряд,
протилежний заряду колоїдної частинки, а
коагулююча дія тим сильніша, чим вищий
заряд іона-коагулятора.
Шульце знайшов співвідношення коагулюючої
здатності одно-, двох- і тризарядних
катіонів:
1:20:350.
11. 4. У неорганічних іонів з однаковим
зарядом коагулююча дія зростає
зі зменшенням гідратації.
12. зростання коагулюючої активності →
F -
Cl -
Br ‑
I -
← зростання ступеню гідратації
зростання коагулюючої активності →
Li +
Na +
K +
Rb +
Cs +
зростання ступеню гідратації ←
13. 5. У органічних іонів коагулююча дія
зростає з підвищенням адсорбційної
здатності.
6. В осаді, утвореному при коагуляції,
завжди присутні іони, які її викликали.
14. Початок коагуляції можна визначити за різними ознаками:
за зміною забарвлення золю, виникненням каламуті,
початком виділення осаду і т. д.
16. Швидкість коагуляції
визначається зміною
концентрації золю за
одиницю часу.
На рис. показана залежність
швидкості коагуляції від
концентрації коагулюючого
електроліту.
17. Припускають, що в області швидкої
коагуляції будь-яке зіткнення частинок
призводить до їх злипання. Число зіткнень
в одиницю часу визначається
інтенсивністю броунівського руху.
Теорію швидкої коагуляції розробив
польський вчений Смолуховський.
18. ЗАХИСНА ДІЯ МОЛЕКУЛЯРНИХ АДСОРБУЮЧИХ ШАРІВЗАХИСНА ДІЯ МОЛЕКУЛЯРНИХ АДСОРБУЮЧИХ ШАРІВ
Підвищення стійкості дисперсних систем
під впливом ПАР називають колоїдним
захистом або стабілізацією колоїдів.
20. Теорія коагуляції ДЛФО
Сучасна теорія коагуляції ДЛФО (розроблена у
1937–1941 р.р. вченими Дерягіним, Ландау,
Фервеєм та Овербеком) розглядає процес
коагуляції як результат спільної дії
молекулярної енергії притягання і
електростатичної енергії відштовхування.
Залежно від балансу цих енергій в тонкому шарі
рідини при зближенні колоїдних частинок
дисперсної фази виникає розклинюючий тиск
рідини, яка міститься між ними.
21. Зміна енергії взаємодії між двома частинками або
баланс сил відштовхування-притягування при їх зближенні
22. Сумарну енергію системи розраховують
де: Uвідш – енергія відштовхування;
Uприт – енергія притягування;
В – коефіцієнт сил відштовхування, який залежить від
значення електричних потенціалів ПЕШ, властивостей
середовища і температури;
х – величина, обернена товщині дифузійного шару ПЕШ;
h – відстань між частинками;
А – стала молекулярних сил притягування (стала Гамакера)
23. На відстанях більше 100 нм частинки притягуються.
На відстанях 10÷100 нм – близько товщини дифузійного
шару – крива лежить над віссю абсцис, утворюючи
енергетичний бар'єр.
На відстанях 2÷10 нм переважають сили притягання,
має місце коагуляція.
24. а – далекий потенціальний мінімум;
б – відсутня або неглибока далека потенціальна яма;
в – близький потенціальний мінімум.
25. Згідно з теорією ДЛФО, при швидкій коагуляції
колоїдних систем електролітами можливі два
основні типи коагуляції:
концентраційна та
нейтралізаційна.
Тип коагуляції залежить як від властивостей
золю, так і від типу електролітів, що вводяться
у систему.
26. Концентраційна коагуляція
Концентраційна коагуляція спостерігається у
золів з високим φ–потенціалом, при
збільшенні концентрації індиферентного
електроліту в системі.
27. {m [ AgI ] n Ag+
(n-x)NO3
-
}x+
x NO3
-
Індиферентними електролітами для цього золю будуть
такі сполуки, як KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2, Al(NO3)3.
{m[ AgI ]nAg+
(n-x)NO3
-
}x+
xNO3
-
+ y NO3
-
← ← ← ←
Збільшення іонної сили дисперсійного середовища
призводить до стиснення дифузного шару та переміщення
частини протиіонів у адсорбційний шар ПЕШ.
+ - 0 -
28. {m [ AgI ] n Ag+
n NO3
-
} 0
При достатньому збільшенні концентрації
індиферентного електроліту може наступити
стан, при якому дифузійний шар зникне і
колоїдна частинка стане електронейтральною,
тобто настане ізоелектричний стан, при якому
ζ-потенціал дорівнює нулю, наступає коагуляція.
30. Нейтралізаційна коагуляція
Нейтралізаційна коагуляція відбувається
внаслідок зменшення φ-потенціалу твердої
поверхні і характерна для колоїдних систем із
слабо зарядженими частинками.
31. Правило Ейлера-Корфа
Поріг нейтралізаційної коагуляції
обернено пропорційний квадрату
величини заряду іона-коагулятора.
2
z
const
cK =
32. Нейтралізаційна коагуляція спостерігається при
додаванні K2S до колоїдного розчину AgI з позитивно
зарядженими частинками.
Між коагулюючими аніонами S2-
та
потенціалвизначаючими іонами Ag+
відбувається реакція
з утворенням важкорозчинної сполуки Ag2S, що
приводить до руйнування міцели.
{m[ AgI ]nAg+
(n-x)NO3
-
}x+
xNO3
-
y S2-
+ 2y K+
↓
Ag2S↓ + KNO3
34. У випадку коагуляції золю сумішами електролітів
спостерігаються такі явища:
Адитивність – 1;
Антагонізм – 2;
Синергізм – 3.
35. Адитивність (крива 1)
Адитивність полягає в
тому, що електроліти діють
незалежно, відповідно
своїй коагулюючій
здатності та концентрації в
розчині.
36. Антагонізм (крива 2)
Антагонізм електролітів
полягає в тому, що вони
ніби протидіють один
одному.
37. Синергізм (крива 3)
Синергізмом називають
посилення коагулюючої дії
одного електроліту при
додаванні іншого.