33B7.2 Коагуляція ліофобних золів електролітами
7.2.1 Дія електролітів на коагуляцію
Встановлено ряд емпіричних закономірностей дії електролітів, які відомі як правила коагуляції:
- будь-які електроліти можуть викликати коагуляцію, однак помітну дію вони оказують при досягненні певної концентрації. Поріг коагуляції - мінімальна концентрація електроліту, що викликає коагуляцію (,іноді Ск, моль/л;). Поріг коагуляції визначають за помутнінню, зміною забарвлення або за початком виділення дисперсної фази в осад.
- правило Шульце-Гарди (правило значності, емпіричне): коагулюючою дією володіє той іон електроліту, який має заряд, протилежний заряду потенціалвизначаючих іонів міцели (гранули), причому, коагулююча дія тим сильніша, чим вище заряд.
,
(7.1)
де - коагулююча здатність.
За правилом Шульца-Гарди значення порогів коагуляції для протиіонів з зарядами 1, 2 і 3 співвідносяться як 1:1/20:1/500, тобто чим вище заряд, тим менше необхідно електроліту, щоб викликати коагуляцію. Наприклад, для коагуляції золів сульфіду миш'яку (As2S3) або гідроксиду заліза Fe(OH)2:
A
s2S3
Fe(OH)2
NaCl (Na+) =5 моль/л KBr (Br-) =12,5
MgCl2 (Mg2+) =0,72 K2SO4 (SO42-) =0,205
AlCl3 (Al3+) =0,092
Правило Шульце-Гарди має наближений характер й описує дію іонів лише неорганічних сполук;
- в ряду органічних іонів коагулююча дія зростає з підвищенням адсорбційної здатності;
- в ряду неорганічних іонів однакового заряду їх коагулююча активність зростає зі зменшенням гідратації. Ліотропні ряди або ряди Гофмейстера - це порядок розташування іонів за їхньою здатністю до гідратації (зв'язування води). Слово «ліотропний» означає «той, що спрямований до рідини» (більш доречний термін для випадку водних середовищ - гідротропний).
зростання коагулюючої
активності
Li+; Na+; K+; Rb+; Cs+
зростання ступеню
гідратації
- дуже часто початку коагуляції відповідає зниження дзета-потенціалу до критичного значення (близько 0,03 В).
- в осадах, які одержують при коагуляції електролітами, завжди присутні іони, що викликають її.
35B7.2.2 Спільна дія електролітів при коагуляції
Суміші електролітів при коагуляції золів рідко діють незалежно. Явища, що спостерігаються при цьому, можна звести до трьох наступних: адитивність, антагонізм і синергізм електролітів. Вказані явища при використання сумішей електролітів наведені на рисунку 7.6.
с2
2
2
1
3
1
с1
Рисунок 7.6 – Явища при коагуляції сумішами електролітів: 1- адитивність; 2 – антагонізм; 3 – синергізм
Залежність 1 на рисунку 7.6 характеризує адитивну дію електролітів. Коагулюючу дію суміші визначають за правилом простого додавання: KCl+KNO3; NaCl+KCl.
Залежність 2 на рисунку 7.6 ілюструє антагонізм електролітів - вміст кожного електроліту в суміші перевищує його власну граничну концентрацію: Al(NO3)3+K2SO4; Ti(NO3)4+Na2SO4
Синергізм дії електролітів демонструє крива 3 на рисунку 7.6. Підсилюється дія кожного з електролітів - для коагуляції їх потрібно менше в суміші, ніж кожного з них окремо: LiCl+CaCl2 діють на гідрозоль H2S