Завдання для виконання самостійної роботи.
1. Який встановлюється зв'язок між агрегативною стійкістю і швидкістю електрофорезу у гідрозолей?
2. Яка основна причина агрегативної стійкості гідрофобних золей?
3. Що таке седиментаційна стійкість?
4. Від яких факторів залежить кінетична стійкість?
5. Як залежить седиментаційна стійкість колоїдних систем від розміру частинок?
Самостійна робота № 21
Тема: Практичне використання коагуляції, теорія Дерягина, залежність коагуляції від стабілізатора.
Стислі теоретичні відомості
Коагуляція - процес злипання колоїдних частинок, утворення більш крупних агрегатів з наступною втратою колоїдною системою седиментаційної стійкості.
Коагуляцію можна викликати нагріванням, замерзанням, перемішуванням, центрифугуванням, додаванням різних електролітів.
Найбільш легко досягається коагуляція золей під дією електролітів. Додаванням електролітів до іоностабілізованого колоїдного розчину призводить до зниження електрокінетичного потенціалу, тобто до зменшення сил відштовхування.
Коагуляційні процеси використовують в різних технологічних процесах. Коагуляцію широко використовують при очищенні води, яка поступає у відповідну мережу. Коагуляційні процеси використовують у цукровій промисловості - при очищенні соку цукрового буряка - дифузійного соку.
Теорія коагуляції Дерягина
Теорію стійкості і коагуляції колоїдів розробив Дерягин. В основі цієї теорії лежать два положення: уява про ван-дер-ваальсові сили тяжіння і уява про сили відштовхування, які виникають при зближенні колоїдних частинок, характеризуються однотипним подвійним електричним шаром.
Енергія міжмолекулярного тяжіння проявляється на відстані. На великих відстанях вона меньша енергії броунівського руху і тому не має великого значення. У частинок, які зближуються міжмолекулярне тяжіння різко зростає.
На відстані 100 А0 і менше (біля 10-6 см) вірне наступне рівяння:
де, А – константа молекулярної взаємодії;
- ширина зазору;
Q – сила міжмолекулярного тяжіння.
Електростатичні сили відштовхуваня між частинками виникають тільки тоді, коли взаємно перекриваються їх іоннні атмосфери. Іони в області перекриття будуть одночасно випробувати дію внутрішніх оболочок обох частинок. Це призве до перерозподілу іонів, порушить електричну рівновагу системи. При малих зазорах між поверхностями мають перевагу сили молекулярного тяжіння.
При зазорах міцели, меньшими,чим 10-7 – 10-8 см, тиск швидко зменшується, приближається до нуля. Різку перевагу мають ван-дер-ваальсові сили зчеплення між молекулами – починається агрегація частинок, т.е. процес коагуляції.
Коли в колоїдну систему вводять електроліт, то тим самим визивають зменшення товщини іоннної атмосфери і зменшення тиску. В результаті появляються більш сприятливи умови для переваги сил тяжіння між колоїдними частинками над силами відштовхування між ними.
Стабілізація і коагуляція колоїднодисперсних систем зв’язані з різними хімічними реакціями між коагулюючим електролітом і речовиною, яка адсорбує колоїдну частинку. Це приведе до зміни хімічної природи поверхні частинки і ускладнює картину коагуляції. Відомі колоїдні системи, які залишаються стійкими і після повного знищення стабілізуючих електролітів, т.е. коли частинки залишають свої елекричні заряди. До числа подібних систем відносяться гідрозолі кремнезема і глинозема. Міцели, які утворюються цими речовинами відрізняються гідрофільність, утворюючи золі перехідного характеру. В таких випадках гідратація частинок являється фактором, який придає стабільність колоїдній системі.