Коагуляция лиофобных золей

 

КОАГУЛЯЦИЯ – процесс укрупнения коллоидных частиц за счет слипания под влиянием молекулярных сил притяжения.

Этому процессу препятствует наличие у коллоидных частиц одноименного заряда. Чтобы вызвать коагуляцию золя, необходимо нейтрализовать заряд коллоидной частицы, тогда частицы будут сталкиваться и слипаться. Коагуляцию золя можно вызвать различными способами, легче всего при помощи электролитов.

При коагуляции золей электролитами происходит сжатие диффузного слоя, что позволяет коллоидным частицам подходить друг к другу на расстояние, на котором уже действуют силы межмолекулярного притяжения.

Различают 2 стадии коагуляции: скрытую и явную. При явно коагуляции изменяется окраска золя за счет укрупнения частиц, появляется муть, а дальше происходит седиментация – свободное оседание агрегатов коллоидных частиц под действием силы тяжести.

Для наступления явной коагуляции концентрация электролита должна быть равна или больше порога коагуляции золя.

Коагулирующая способность электролитов характеризуется ПОРОГОМ КОАГУЛЯЦИИ (γ_с), т.е. минимальной концентрацией электролита в милимолях на 1 л золя, при которой начинается явная коагуляция. Обратная величина порога коагуляции называется КОАГУЛИРУЮЩИМ ДЕЙСТВИЕМ (1/γ_с).

Коагулирующим действием обладает только тот ион электролита, который имеет заряд, противоположный заряду коллоидной частицы.

Например, на положительно заряженный золь железа гидроксида коагулирующее действие оказывают анионы, а на отрицательно заряженный золь Fe₄[Fe(CN)₆]₃ (берлинской лазури) – катионы.

Коагулирующая способность иона тем больше, чем выше его валентность.

ПРАВИЛО ШУЛЬЦЕ-ГАРДИ (правило значности) гласит:

из 2-х ионов электролита коагулирующим действием обладает тот, знак которого противоположен знаку заряда коллоидных частиц, причем это действие тем сильнее, чем выше валентность коагулирующего иона.

Зависимость между порогом коагуляции (γ_с) и валентностью (Z) коагулирующего иона выражается уравнением:

где γ_с – порог коагуляции

Z – валентность

а – коэффициент пропорциональности.

По теории Дерягина, порог коагуляции изменяется обратно пропорционально валентности коагулирующего иона в шестой степени:

 

 

6. вопросы ДЛЯ САМОконтроля знаний:

 

1) Запишите формулы мицелл золей, полученных по реакции обмена:

 

CaCl₂ + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2 NaCl

 

а) при избытке CaCl₂;

б) при избытке Na₂CO₃.

2) Выберите, какие ионы будут коагулировать данный золь в случаях (а) и (б): K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Cl‾, Al³⁺, [Fe(CN)₆]³‾, [Fe(CN)₆]⁴‾. Расположите выбранные ионы в лиотропные ряды.

3) Определите, к какому электроду должны перемещаться частицы золя, полученного по реакции при небольшом избытке H₂S:

 

2 H₃AsO₃ + 3 H₂S → As₂S₃ + 6 H₂O

 

4) Золь AgBr получен смешением 25 мл 0,008 н. раствора KBr и 18 мл 0,0096 н. раствора AgNO₃. Определите знак заряда частиц и напишите формулу мицеллы полученного золя. Назовите составные части мицеллы.

 

7. ЛИТЕРАТУРА

основная:

1. Конспект лекций.

2. Ершов, Ю.А. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: Учеб. для мед. спец. вузов /Ю.А. Ершов, В.А. Попков, А.С. Берлянд и др.; под ред. Ю.А. Ершова. – М.: Высш. шк., 2005. – с. 491-526;

3. Захарченко, В.Н. Коллоидная химия./ В.Н Захарченко. – М.: Высшая школа, 1989. – с. 81-158;

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

1. Равич-Щербо, М.И. Физическая и коллоидная химия / М.И. Равич-Щербо, В.В. Новиков. – М.: Высшая школа, 1975. – с.175-187;

2. Захарченко, В.Н. Коллоидная химия./ В.Н Захарченко. – М.: Высшая школа, 1989. – с. 4-17, 102-106;

3. К.И. Евстратова Практикум по физической и коллоидной химии. – М. 1990. – стр. 187-190, 199-200;

4. Евстратова, К.И. Физическая и коллоидная химия / К.И. Евстратова и др. – М., 1990. – с. 366-370, 396-440.

 

Авторы: Зав. кафедрой, доцент, к.х.н. Лысенкова А.В., доцент, к.х.н. Филиппова В.А., ст. преподаватели Прищепова Л.В., Чернышева Л.В., Одинцова М.В., ассистенты Короткова К.И., Перминова Е.А.

 

05.10.2010