Н. Каразина С. В

Увеличение размера частиц может идти как за счет коагуляции, т.е. слипания частиц, так и за счет изотермической перегонки, или эффекта Кельвина (см. также главу 6 "Поверхностные явления", раздел 6.2). Этот эффект заключается в том, что вещество из мелких частиц переносится в крупные, у которых химический потенциал меньше. Постепенно мелкие частицы исчезают, а крупные увеличиваются. Коагуляция и изотермиче- ская перегонка вызывают нарушение седиментационной устойчивости и разделение фаз (образование хлопьев, выпадение осадков, расслоение). В концентрированных системах коагуляция может привести к образова- нию пространственных структур и не сопровождаться разделением фаз.

При коагуляции изменяются физико-химические свойства систем: появляется мутность, снижается осмотическое давление, изменяются электрическая проводимость и вязкость. На изменении физико- химических свойств основаны методы наблюдения и изучения процесса коагуляции.

Фактором, вызывающим коагуляцию, может быть любой агент, на- рушающий агрегативную устойчивость системы, например изменение температуры (сильное нагревание или охлаждение вплоть до заморажи- вания), механическое воздействие (интенсивное встряхивание, переме- шивание, перекачивание по трубам), действие света и различного рода излучений, действие электрических разрядов. Наиболее исследованным фактором является действие электролитов.

1. Порог коагуляции

(ммольл^–1). Иногда говорят о коагулирующем действии, величине обрат- ной порогу коагуляции ( Y^1 ).

2. Регистрация порога коагуляции

Следует однако иметь в виду, что процедура фиксации порога коагу- ляции содержит некоторую неопределенность и в известной мере носит субъективный характер. Даже при прибавлении достаточного количества электролита коагуляция обычно наступает не мгновенно, а после опреде- ленного индукционного периода. Вместе с тем, концентрации, несколько меньшие, чем Y , тоже могут вызывать коагуляцию, но она протекает медленно и становится явной лишь через несколько часов или даже су- ток. С учетом всего этого путем предварительных исследований стремят- ся выбрать такую методику, которая бы обеспечивала максимальную приближенность определяемых значений Y к так называемому "порогу быстрой коагуляции" (ПБК). Быстрой коагуляцией принято называть та- кую коагуляцию, при которой все столкновения между частицами, проис- ходящие в результате теплового движения, являются эффективными, т.е. ведут к их слипанию. Уменьшение числа частиц в ходе быстрой коагуля- ции в первом приближении описывается уравнением Смолуховского

1 t 

где  – частичная концентрация дисперсной фазы по прошествии време-

В то время как химическая природа неорганических электролитов сравнительно мало влияет на значения Y , величина заряда ионов элек- тролита играет значительную роль: многозарядные ионы проявляют го- раздо большее коагулирующее действие, чем однозарядные.

3. Основные закономерности коагуляции под действием электролитов. Правило Шульце-Гарди

Экспериментально установленные закономерности при коагуляции электролитами известны под названием правил коагуляции:

1. 
   коагуляцию вызывают любые электролиты, но с заметной скоро- стью она начинается лишь при достижении определенной концентрации; минимальная концентрация электролита, при превышении которой на- блюдается коагуляция, называется "порогом коагуляции";
   
2. 
   коагулирующим действием обладает лишь тот ион электролита, заряд которого противоположен заряду коллоидной частицы, причем его коагулирующая способность тем сильнее, чем выше валентность; коагу-
   

раз, а трехзарядных – в 350-1500, чем ионов однозарядных. Эта законо- мерность называется правилом Шульце-Гарди, так как она впервые была установлена Шульце в 1882 г. и дополнена Гарди в 1900 г.;

3. 
   в ряду органических ионов коагулирующее действие возрастает с повышением адсорбционной способности;
   
4. 
   в ряду неорганических ионов с одинаковым зарядом их коагули- рующая активность возрастает с уменьшением гидратации; например, в ряду однозарядных катионов и анионов коагулирующая активность и гид- ратация изменяются следующим образом:
   

возрастание коагулирующей активности

Li⁺ Na⁺ K⁺ Rb⁺

возрастание степени гидратации

Cl^– Br^– I^– CNS^–

возрастание степени гидратации.

Подобные ряды, в которых располагаются ионы одинакового заряда по уменьшению степени гидратации, называются лиотропными рядами или рядами Гофмейстера;

5. 
   началу коагуляции обычно соответствует снижение  -потенциала
   

6. 
   в осадках, получаемых при электролитной коагуляции, всегда при- сутствуют ионы, вызывающие ее; например, при коагуляции хлоридом бария золя сульфида мышьяка, частицы которого имеют отрицательный заряд, в осадке содержится некоторое количество Ba²⁺.
   

3. 
   
   
   жүктеу/скачать 1,02 Mb.
   
   Достарыңызбен бөлісу: