1. Обработка результатов и примеры вычислений.

1. Величина адсорбции а (мг/г):

= = 20,98 мг/г,

где - масса поглощенного вещества в данный момент времени (изменение массы адсорбента);

m_a – исходная масса адсорбента, равная m_o – m_ч.

2. Величина адсорбции а’ (моль/г):

а’ = = = 0,36 моль/г,

где М – молярная масса адсорбата (ацетона (СH₃)₂CO ).

3. Количество адсорбированных молекул

n = 6,02 10²⁰ a’ = 6,02 10²⁰ 0,36 моль/г = 0,22 10 ²¹,

где 6,02 10²⁰ – количество молекул в 1 ммоль вещества.

4. Площадь поверхности 1 г адсорбента, занятая молекулами адсорбата, м²/г

S = s n = 3,00 10^-19 м²/г 0,22 10²¹ = 66 м²/г,

где s – площадь одной молекулы.

Примерно площадь одной молекулы можно найти, исходя их молярной массы М и плотности сконденсированного пара адсорбата ( _{ацетона} = 0,78 г/см³).

Объем одного моля (см³/моль):

V_моль = = = 74,36 см³/моль.

Объем одной молекулы (см³):

V_{молекулы} = = = = 1,24 10^-22 см³/моль.

Радиус молекулы r (см):

r = = = 3,09 10^-8 см/шт.

Площадь молекулы s (см²):

s = r² = = 3,00 10 ^-19 м²/г.

5) Объем поглощенного вещества W (см³/г) определяется исходя из представления, что адсорбированное вещество подобно жидкости (сконденсировано на поверхности адсорбента):

W = = = 0,27 см³/г.

6) Постройте графическую зависимость:

а = f ( ),

7) Найдите равновесную величину адсорбции, а_р, отвечающую давлению насыщенного пара ацетона. При достижении равновесной величины адсорбции скорость адсорбции равна нулю. В начальный момент времени при нулевой величине адсорбция максимальна (поверхность адсорбента пуста).

а_р = 244,76 мг/г.

8) Определите константу скорости адсорбции из уравнения:

,

где k – константа скорости адсорбции,

a – величина адсорбции в произвольный момент времени,

a_p – равновесная величина адсорбции.

Произведя математические преобразования, получим уравнение:

.

Переходя к десятичным логарифмам, получим:

.

Если экспериментальные данные представить в координатах, то тангенс угла наклона прямой к оси времени =2,3 k, отсюда k = 2,3 . Значение k можно найти и аналитически, подставляя экспериментальные значения для различных интервалов времени.

Контрольные вопросы:

1. Какие явления называют поверхностными? Объясните различия состояния вещества на границе раздела фаз и в глубине фазы.

2. Дайте определения понятиям адсорбция, десорбция, поверхностная активность, адсорбционное равновесие. Какие факторы влияют на процесс адсорбции? Каким образом? Что такое ПАВ, ПНВ, ПИВ?

3. Приведите уравнение Гиббса. Объясните различия между положительной и отрицательной адсорбцией. Что называют изотермой поверхностного натяжения? Изотермой адсорбции? 

4. Как зависят поверхностно-активные свойства вещества от длины углеводородного радикала? Сформулируйте правило Дюкло-Траубе.

5. От чего зависит адсорбция растворенного вещества из раствора на поверхности твердого тела? Опишите изотерму адсорбции. Что такое адсорбционное равновесие?

6. Сформулируйте основные положения теории Ленгмюра. Приведите уравнение адсорбции Ленгмюра. Приведите уравнение адсорбции Фрейндлиха. Опишите изотерму адсорбции БЭТ.

7. В чем суть правила Панета-Фаянса? Приведите примеры.

Лабораторная работа 8 Коагуляция гидрофобных золей электролитами

Цель работы:Изучение явления коагуляции коллоидных растворов при добавлении к ним электролитов, содержащих ионы-коагулянты различной валентности.

Теоретическая часть

Изменение состояния коллоидных систем

Коллоидные системы обладают высокоразвитой поверхностью раздела и, следовательно большим избытком свободной поверхностной энергии. Поэтому эти системы термодинамически неустойчивы. Если в силу создавшихся условий мицеллы золя приходят в тесное соприкосновение между собой, они соединяются в крупные агрегаты.

Коагуляция – это процесс укрепления коллоидных частиц в золях, происходящих под влиянием внешних воздействий

Седиментация – процесс осаждения укрупненных частиц твердой фазы золя.

Процесс коагуляции связан с уменьшением степени дисперсности и обусловлен агрегативной неустойчивостью коллоидных систем.

В коагуляции различают 2 стадии:

1) скрытую коагуляции – когда новорожденным газом еще нельзя наблюдать какие либо внешние изменения в золе.

2) явную коагуляцию, когда процесс агрегации частиц дисперсной фазы золя может быть легко обнаружен визуально.

Факторы коагуляции коллоидных систем бывают разнообразными. Коагуляция может быть вызвана повышением температуры, длительным диализом, добавлением электролитов, разного рода механическими воздействиями (размешивание, встряхивание, взбалтывание), сильным охлаждением, ультрацентрифугированием , концентрированием, пропусканием электрического тока, действием на золь другим золем.

Поскольку главное условие уменьшения устойчивости коллоидных растворов – потеря электрического заряда, основными методами их коагулирования являются методы снятия зарядов.

Коагуляция гидрофобных золей электролитами

Чтобы начался процесс коагуляции нужно наличие некоторой минимальной концентрации электролита в золе.

Порог коагуляции – наименьшая концентрация ммоль/л электролита, вызывающая коагуляцию (помутнение раствора, изменение окраски).

Опытом установлено, что коагулирующее действие обычно оказывает ион, заряд которого по знаку противоположен заряду поверхности коллоидных частиц

Правило Шульце-Гарди – ионы коагуляторы высшей зарядности, вызывают коагуляцию при меньших концентрациях, чем ионы низшей зарядности.

Правило Шульце-Гарди имеет приближенный характер, т.к. коагулирующие действие электролита зависит не только от зарядности его ионов. Некоторые органические однозарядные ионы обладают более сильной адсорбируемостью.

По величине коагулирующей способности ионы щелочных металлов можно расположить в ряды ионов этих металлов – лиотропные ряды.

Cs⁺>Rb⁺>NH₄⁺>K⁺>Na⁺>Li⁺

Коагуляции гидрофобных золей можно вызвать при помощи смеси электролитов. При этом возможны 3 случая:

1. Коагулирующие действие смешиваемых электролитов суммируется.

2. Коагулирующие действие смеси электролитов меньше, чем в случае чистых электролитов. Это явление носит название антогонизма ионов. Оно характерно для смесей ионов, имеющих различную валентность.

3. В ряде случаев имеет место взаимное усиление коагулирующего действия смешиваемых ионов. Это явление называется синергизмом ионов.

Коагуляция гидрофобных коллоидов может быть вызвана смешиванием в определенных количественных соотношениях с другим гидрофобным золем, гранулы которого имеют противоположный знак. Это явление называется взаимной коагуляцией. Явление взаимной коагуляции золей имеет чрезвычайно широкое распространение в природе и в целом ряде технологических процессов. Взаимная коагуляция происходит при смешивании морской и речной воды. При этом ионы солей морской воды адсорбируются на заряженных коллоидных частицах речной воды, в результате чего происходит их коагуляция. По этой причине на дне постоянно скапливается большое количество ила, образуется много мелей и островков.

В быту: чернила представляют собой коллоидные растворы различных красителей. Причем в разных чернилах коллоидные частицы заряжены по-разному. Вот почему при смешивании разных чернил имеет место взаимная коагуляция. При температуре ниже 0⁰ С тушь портится – коагулирует, т.к. вода замерзает и коллоидные частицы сажи, лишаясь защитной гидратной оболочки, необратимо коагулируют.

Механизм электролитной коагуляции

Гранула становится электронейтральной в том случае, если противоионы диффузного слоя, заряженные отрицательно, перемещаются в адсорбционный слой. Чем выше концентрация прибавляемого электролита, тем сильнее снижается диффузный слой, тем меньше становится потенциал, тем быстрее начинается процесс коагуляции. При определенной концентрации электролита практически все противоионы перейдут в адсорбированный слой, заряд гранулы снизится до нуля и коагуляция пойдет с максимальной скоростью.

Коагулирующее действие электролитов сводится к сжатию диффузного слоя и протекает избирательная адсорбция на коллоидной частице тех ионов электролитов, которые имеют заряд, противоположный грануле. Чем выше заряд иона, тем интенсивнее он адсорбируется. Накопление ионов в адсорбированном слое сопровождается уменьшением потенциала и диффузного слоя.

Вывод: коагулирующие действие электролитов заключается в уменьшении сил отталкивания между коллоидными частицами через понижение потенциала и изменение строение двойного электрического слоя и сжатия диффузной его части, обусловленное прибавлением электролита – коагулянта, влечет за собой понижение расклинивающего действия гидратных оболочек диффузных ионов, разъединяющих коллоидные частицы.

При добавлении к золям электролитов с многозарядными ионами, заряд которых противоположен по знаку заряду коллоидных частиц, может наблюдаться не коагуляция, а стабилизация золя и перемена потенциала. Это явление называется перезарядка золей.

Практическая часть:

Для работы необходимо приготовить 9 чистых сухих пронумерованных пробирок (на 25 мл). В первую пробирку наливают пипеткой 5 мл 0,01 н раствора , во вторую – 5 мл 0,001 н раствора .

В пробирках 3–7 приготовляют по 5 мл ацетатных буферных смесей со значениями рН, равными 3,8; 4,4; 4,7; 5,1; 5,7 сливанием определенных объемов 0,1 н растворов (А) и (В). Объемы растворов и отмеряют пипетками (на 5 мл). Приготовленные буферные смеси перемешивают встряхиванием. В восьмую пробирку наливают 5 мл 0,001 н раствора , а в девятую – 5 мл 0,01 н раствора . Водородный показатель растворов кислоты и щелочи измеряется на рН-метре. Перед работой необходимо ознакомиться с методикой измерения рН на приборе рН-метре. Во все пробирки добавляют из бюретки (объемом на 25 мл) по 2 мл 1 %-ного раствора желатина, тщательно перемешивают. Затем из бюретки емкостью 25 мл добавляют в каждую пробирку по 2 мл этилового спирта (по возможности безводного) при интенсивном встряхивании.

Приготовленные смеси имеют равные объемы (9 мл). Следовательно, концентрация желатина во всех пробирках одинакова. Наблюдают за растворами, отмечая время появления помутнения. Появление помутнения лучше наблюдать на темном фоне, для чего пробирки ставят на лист черной бумаги и просматривают их сверху через всю толщу раствора. Записывают время помутнения (мин) от начала опыта.

Контрольные вопросы

1. Что называется коагуляцией и пептизацией?

2. Как происходит коагуляция лиофобных коллоидов под действием электролитов, смеси электролитов? Правило Шульце-Гарди?

3. Как изменяется -потенциал при коагуляции?

4. В чем суть взаимной коагуляции коллоидов?

Лабораторная работа 9

Определение порога коагуляции гидрозоля Fe(OH)₃. Определение защитного числа желатины

Теоретическая часть

Пептизация гидрофобных золей

Пептизация - процесс перехода осадка во взвешенное состояние под влиянием внешних факторов. Этот процесс противоположен коагуляции – называется декоагуляцией.

Пептизаторы – вещества, способствующие переходу коагеля в золь.

Сам процесс пептизации в основном обуславливается адсорбционными явлениями, где происходит повышение потенциала дисперсных частиц, увеличение степени их сольватации. Сообщение скоагулируемым частицам дисперсной фазы золя заряда способствует общему разрыхлению осадка, переводу этих частиц во взвешенное состояние благодаря броуновскому движению. При этом образуются вокруг дисперсируемых частиц сольватные оболочки.

Существует диссолюционная пептизация – когда процесс пептизации сопряжен с химической реакцией поверхностно расположенных молекул коллоидных мицелл. Он состоит их двух фаз: образованием путем химической реакции растворимого электролита-пептизатора и адсорбции образовавшегося пептизатора, приводящей к образованию мицелл и пептизации коагеля.

Пептизация играет большую роль во многих явлениях природы и в технике. При обработке почвы раствором хлорида натрия ионы Са²⁺ и Mg²⁺ в диффузном слое в результате ионного обмена замещаются на ионы натрия, что приводит к пептизации почвенных коллоидов и к переходу их при достаточном увлажнении в состояние золя. Перешедшие в состояние золя коллоиды легко вымываются их верхних горизонтов почвы в нижние, в результате чего почва теряет свои ценные агрономические свойства, становится бесструктурной.

Моющие действия мыла связано с процессом пептизации. Коллоидный ион мыла, является диполем, хорошо адсорбируется частичками грязи, сообщает им заряд и способствует их пептизации. Грязь в виде золя легко удаляется с моющей поверхности.

Коагуляция растворов ВМС

Высокая устойчивость коллоидных растворов ВМС определяется наличием на поверхности частиц двух оболочек: электрической и сольватной.

Высаливание – явление выделения в осадок растворенного ВМС под действием большой концентрации электролита.

Высаливающие действие соли заключается в ее собственной сольватации (гидратации) за счет десольватации (дегидратации) молекул ВМС.

Для осаждения макромолекул необходимо удалить водную оболочку (спиртом) и снять заряд ее путем прибавления электролита. На процесс высаливания оказывает влияние степень растворимости самого полимера в данном растворителе: чем ниже она, тем быстрее происходит высаливание.

ВМВ, выделенные из раствора высаливанием, после отмывки их от электролитов могут быть снова переведены в раствор. Коллоиды, которые при устранении фактора, вызвавшего коагуляцию, способны переходить из состояния геля в состояние золя, - называются обратимые коллоиды.

Необратимое осаждение высокополимеров, в частности белков, под влиянием высокой температуры, при воздействии концентрированных кислот и щелочей – называется денатурацией. При денатурации происходит осаждение и изменение их химической природы.

Белки при денатурации становятся нерастворимыми и в большинстве случаев утрачивают способность к набуханию.

Высаливание имеет значение в мыловарении, а производстве красителей, канифоли, искусственных волокон.

Практическая часть:

Для приготовления коллоидного раствора гидроксида железа 10 мл 2%-ного раствора FeCL₃ прибавляют небольшими порциями к 100 мл нагретой до кипения дистиллированной воды, затем полученный раствор кипятят еще несколько минут и оставляют на горячей плите.

Используемый далее раствор должен быть интенсивного красно-коричневого цвета. При ослаблении окраски и переходе ее в желтый цвет раствор следует снова довести до кипения.

В колбу для титрования трижды отбирают по 10 мл горячего раствора гидроксида железа и по каплям из бюретки добавляют растворы коагулянтов до появления первых признаков коагуляции. Из трех полученных для каждого электролита значений определяют средний объем и рассчитывают зависимость величины порога коагуляции от валентности иона-коагулянта, откладывая на оси абсцисс значения валентности ионов, а на оси ординат – десятичный логарифм величины порога коагуляции ионов. Проводить расчет порога коагуляции по вышеприведенной формуле невозможно в данных условиях, поскольку константа α, включающая в себя значение нескольких параметров, характеризующих состояние данного раствора, нам неизвестна. Поэтому порог коагуляции рассчитывают по объему раствора иона-коагулянта, пошедшему на титрование. Следует только перевести нормальность растворов коагулянтов в молярность и выразить ее в миллимолях.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под агрегативной и седиментационной устойчивостью?

2. Опишите строение коллоидной частицы.

3. При нагревании воды (особенно озерной или речной) до 90–95 °С происходит интенсивное образование бурых хлопьев. Объясните это явление. Почему такое явление не наблюдается при нагревании дистиллированной воды?

4. Какой процесс называют коагуляцией? Чем он завершается?

5. Что называют быстрой и медленной коагуляцией?

6. В чем заключается основное отличие коагуляции от коалесценции?

7. Дайте определение порога коагуляции.

8. Как называют величину, обратную порогу коагуляции?

Лабораторная работа 10 Получение коллоидных растворов методом пептизации

Цель работы: Приготовление дисперсных систем

Теоретическая часть

Получение коллоидных систем методами диспергирования

Диспергированием называют тонкое измельчение твердых мате­риалов или жидкостей и распределение их частиц в жидкой или газообразной среде, в результате чего образуются дисперсные си­стемы: порошки, суспензии, эмульсии, аэрозоли.

Методы измельчения крупных образований до коллоидного со­стояния подразделяются на механические, физические и физико-химические.

Механическое диспергирование. Это один из основных путей образования коллоидных систем в природе: при обвалах, выветри­вании, эрозии почв и т. д. Искусственное механическое дисперги­рование осуществляют с помощью различных способов измельчения. Такой процесс включает грубое, среднее и мелкое дробление. В основу действия машин-измельчителей положены принципы раздавливания, раскалывания, истирания, удара и др. Свойство материала противо­стоять разрушению называют прочностью. В процессе измельчения твердое тело испытывает деформации упругие и пластические. Упру­гие (обратимые) деформации после снятия нагрузки практически полностью исчезают. При пластических (необратимых) деформациях прекращение внешнего воздействия не приводит к восстановлению формы и размеров твердого тела. Прочность материала нарушается, форма его изменяется.

Согласно представлениям П. А. Ребиндера, на измельчение материала затрачивается энергия, равная сумме работы деформа­ции твердого тела и работы образования новых поверхностей:

W=W_деф + W_n = kV + σ∆S,

где W — полная работа измельчения; k — коэффициент пропор­циональности, равный работе деформирования единицы объема из­мельчаемого тела; V — объем тела; σ — поверхностное натяжение (энергия образования единицы поверхности); ∆S — новая поверх­ность, образующаяся при разрушении тела.

Из формулы следует, что работа измельчения увеличи­вается пропорционально как объему измельчаемого материала, так и величине образующейся новой поверхности. Это означает, что с уменьшением конечного размера частиц расход энергии резко возрастает. Для снижения затрат энергии на измельчение и дости­жение более высокой дисперсности материала в процессах измель­чения используют эффект Ребиндера — понижение твердости за счет добавок посторонних веществ, называемых понизителями твердости. В качестве понизителей твердости могут выступать многие электро­литы — соли и щелочи [NaCl, СаСl₂, АlСl₃, NaOH, Ca(OH)₂, Na₂CO₃, Na₂Si0₃], поверхностно-активные вещества (щелочные растворы мыла, сульфолигниновые и сульфонафтеновые кислоты, дубильные экстракты).

Явление понижения твердости давно использовалось в практике, например при растирании в ступке твердых веществ (серы, оксида железа, сульфидов металлов) в присутствии некоторых индифферентных соединений: сахара, мочевины и т. п. Работами Ребиндера был раскрыт механизм этого явления, заключающийся в том, что добавляемые вещества адсорбируются в местах дефектов кристаллической решетки твердых тел, например в микротрещинах. Адсорбция веществ-добавок, с одной стороны, вызывает снижение поверхностной энергии, чем облегчается диспергирование, а с другой стороны, приводит к возникновению сил взаимного электростатического отталкивания адсорбционных слоев, расположенных на противоположных стенках микротрещин. В итоге возникает расклинивающий эффект, усиливающий разрушающее воздействие. В результате такого эффекта значительно снижаются внешние энергетические затраты на процесс измельчения. Положительная роль добавок состоит и в том, что их адсорбционные слои препятствуют слипанию вновь образовавшихся частиц.Действие, подобное введению веществ — понизителей твердости, оказывает и добавка жидкостей. Мокрый помол (там, где он воз­можен) всегда более эффективен, чем сухой. Измельчение материалов ведут с помощью таких механизмов, как машины для предва­рительного дробления и машины для оконча­тельного (тонкого) помола. Для предвари­тельного измельчения используют механизмы разной конструкции изрезывающего, распи­ливающего либо раскалывающего действия. Выбор способа дробления зависит от физи­ческого состояния исходных материалов. Хрупкие материалы легко раскалываются при ударе, для пластических, вязких объек­тов требуется одновременное воздействие удара и истирания и т. д.

В фармацевтическом производстве, где измельчению подверга­ются главным образом растительные сырьевые материалы, исполь­зуют траво- и корнерезки, машины с дисковыми пилами. После ряда стадий дробления получают порошки с размером частиц око­ло 10~⁴ м.

Окончательное измельчение — порошкование (тонкий помол) ~— осуществляют с помощью мельниц разной конструкции: вальцовых, дисковых, молотковых, различных дезинтеграторов, струйных из­мельчителей. Для размола многих материалов эффективны шаровые мельницы, в которых сочетается ударное и истирающее действие.

Тонкий и сверхтонкий помол проводят в вибромельницах, кол­лоидных мельницах и т. п. Эти механизмы применяют также для диспергирования твердых материалов и жидкостей в жидкой среде при получении суспензий и эмульсий.

Коллоидная мельница впервые была сконструирована русским инженером К. Плауссоном (1920).

Конструкции коллоидных и других мельниц основаны на системе из статора и ротора, вращающегося с частотой до 20 тыс. об/мин. Поверхности статора и ротора, обращенные друг к другу, снаб­жаются различными ударными элементами — билами, выступами, прорезями. В других моделях между статором и ротором делается очень узкий зазор, проходя через который под давлением частицы твердого вещества или жидкости испытывают разрывающее усилие и диспергируются, образуя суспензию или эмульсию.

Для повышения дисперсности эмульсий применяют специальные аппараты — гомогенизаторы. Действие гомогенизаторов основано на продавливании эмульсий под высоким давлением через узкие каналы и щели.

Ультразвуковое диспергирование является примером использо­вания физических методов измельчения. Ультразвуковые волны с частотой от 20 тыс. до 1 млн. колебаний в секунду получают с по­мощью пьезоэлектрического осциллятора. Диспергирующее действие ультразвука связано с тем, что при прохождении звуковой волны в жидкости происходят местные быстро сменяющиеся сжатия и растяжения, которые создают разрывающее усилие и приводят к диспергированию взвешенных частиц. Однако решающую роль играет явление кавитации; при чередовании сжатий и разрежений в жидкости непрерывно образуются и снова спадаются (захло­пываются) пустоты (полости). При спадении полостей местно разви­ваются очень высокие давления. Это вызывает сильные механи­ческие разрушающие усилия, способные диспергировать не только жидкости, но и твердые частицы. Таким путем получают высоко­дисперсные эмульсии и суспензии, в том числе пригодные для внут­ривенного введения. Кроме того, при действии ультразвука на коллоидные растворы, эмульсии, суспензии происходит их стерили­зация, так как кавитация вызывает разрушение тел микроорганиз­мов и их спор.

Хотя методы диспергирования все более совершенствуются, сравнение их с конденсационными методами получения дисперсных систем показывает, что для достижения максимальной дисперсно­сти 1 • 10~⁷—1 • 10~⁹ м пригодны только методы конденсации. Помимо того, что при методах конденсации получаются более высокодис­персные системы, чем в случае диспергирования, конденсационные методы практически не требуют энергетических затрат. Однако диспергацйонные методы имеют более важное практическое зна­чение.

Физико-химическое диспергирование, или пептизация. Свежий (рыхлый) осадок переводят в золь путем обработки пептизато-рами: раствором электролита, раствором поверхностно-активного вещества или растворителем. Под понятием «свежий» осадок пони­мается осадок рыхлой структуры, между частицами которого имеют­ся прослойки дисперсионной среды независимо от продолжитель­ности существования осадка. Слежавшиеся осадки со слипши­мися частицами не поддаются диспергированию путем пептизации. Фактически пептизация — это не диспергирование, а дезагрегация имеющихся частиц. Различают три способа пептизации: 1) адсорб­ционная пептизация; 2) диссолюционная (или химическая) пеп­тизация; 3) промывание осадка растворителем (дисперсионной средой).

Выбор способа пептизации определяется условиями получения и свойствами осадка. Результатом пептизации во всех случаях должно быть разобщение частиц и распределение их по всему объему дисперсионной среды. Представим себе, что осадок трудно­растворимого соединения гексациано(П)феррата железа(III) (бер­линской лазури) получен в ходе химической реакции при стехиоме-трическом соотношении реагентов

K₄[Fe(CN)₆] +FeCl₃ = KFe[Fe(CN)₆] +3KC1

В результате реакции образуется рыхлый осадок берлинской лазури KFe[Fe(CN)₆], на частицах которого отсутствует двойной электри­ческий слой, так как в системе не имеется ионов, способных к изби­рательной адсорбции на частицах осадка и образованию ДЭС. Для того чтобы произошла пептизация, необходимо создать на поверх­ности частиц осадка электростатические силы отталкивания, кото­рые заставили бы частицы отдалиться друг от друга и равномерно распределиться по всему объему раствора, т. е. образовать золь. Это возможно осуществить путем адсорбционной пептизации, т. е. обработкой осадка раствором электролита, в составе которого есть ион-пептизатор, способный к избирательной адсорбции (в соот­ветствии с правилом Панета—Фаянса). В качестве электролита, имеющего ион-пептизатор, можно взять раствор FeCl-з или K4[Fe(CN)6]. В растворе FeCl₃ ионом-пептизатором является ион Fe^{3 +} , в растворе K4Fe(CN)₆ ион [Fe(CN)₆]⁴. Каждый из этих ионов может адсорбироваться на кристаллах KFe[Fe(CN)6], достраивая их кристаллическую решетку и образуя слой потенциал-образующих ионов. При этом адсорбция ионов железа придает всем частицам осадка положительный заряд, а адсорбция ионов отрицательный заряд. Но и в том, и в другом случае образуется золь. Строение мицеллы золя можно изобразить схемами:

1. При пептизации раствором FeCI₃ образуется золь КFе[Fе(СN)₆] зеленого цвета с положительно заряженными частицами

2. При пептизации раствором K₄[Fe(CN)₆] образуется золь KFe[Fe(CN)₆] темно-синего цвета с отрицательно заряженными частицами

Диссолюционная, или химическая, пептизация применяется так­же к осадкам, не имеющим ДЭС на своих частицах, в тех случаях, когда электролит-пептизатор отсутствует в готовом виде. В этом случае осадок на фильтре обрабатывают небольшой порцией реаген­та, растворяющего поверхностный слой зерен осадка, в результате образуется некоторое количество электролита, необходимого для пептизации остальной части осадка. Например, осадок Fe(OH)₃ может быть получен при стехиометрическом соотношении реаген­тов по реакции

Пептизации путем промывания растворителем подвергают осад­ки, которые были получены в присутствии значительного избытка одного из реагентов. В этом случае на частицах осадка имеется двойной электрический слой, но он сильно сжат за счет высокой концентрации электролита. При таком состоянии ДЭС кулоновские силы отталкивания между частицами осадка не проявляются. Для восстановления сил электростатического отталкивания частиц и нормальной структуры ДЭС необходимо понизить концентрацию электролита в осадке. С этой целью осадок на фильтре промывают чистым растворителем или дисперсионной средой. Излишний избы­ток электролита вымывается, и через фильтр начинает проходить устойчивый золь.

Заряды коллоидных частиц создают силы отталкивания между ними и способствуют переходу осадка в коллоидный раствор. В. Оствальд, изучая процесс пептизации, вывел эмпирически ряд закономерностей, которые названы правилом осадков Оствальда. Он установил, что для пептизации определенной массы осадка необходима вполне определенная оптимальная концентрация с электролита-пептизатора. Графически это выражается кривой зави­симости доли пептизированного осадка Q от концентрации стаби­лизатора, которая проходит через максимум, соответ­ствующий оптимальному соотношению между массой взятого осадка и концентрацией электролита.

При превышении этой концентрации электролита процесс пепти­зации смещается в сторону обратного процесса — коагуляции или агрегации частиц, так как избыток электролита сжимает ДЭС на частицах осадка и ухудшает условия дезагрегации. Следует отме­тить, что если пептизатором служит ПАВ, то для него отсутствует такое критическое значение концентрации и повышение содержания ПАВ не вредит пептизации.

С другой стороны, при постоянной концентрации электролита доля пептизированного осадка повышается до максимальной вели­чины при определенном соотношении массы взятого осадка и концентрации электролита. Чрезмерное увеличение массы осадка, внесенного в раствор электролита, ухудшает условия пептизации, в результате чего величина Q уменьшается. Это можно объяснить тем, что имеющегося электролита недостаточно для создания эффективного ДЭС на частицах осадка, взятого в избытке.

Практическая часть