Даниловская Л. П. / Лекция 14. Правила коагуляции дисперсных систем электролитами

Лекция 14 КХ21.

Тема лекции: «Правила коагуляции дисперсных систем электролитами».

Содержание темы: «Причины и правила коагуляции. Влияние на порог коагуляции величины заряда и радиуса иона-коагулянта. Лиотропные ряды».

Факторы, определяющие агрегативную устойчивость дисперсных систем, а также некоторые причины их коагуляции были рассмотрены в предыдущей лекции. Рассмотрим подробнее причины коагуляции. Они весьма многообразны. Едва ли суще­ствует какое-либо внешнее воздействие, которое при до­статочной интенсивности не вызывало бы коагуляцию.

К таким воздействиям относятся: изменение температуры; действие электрического и электромагнитного полей; действие видимого света; облучение элементарными частицами; механическое воздействие; добавление электролитов и др.

Все эти воздействия, различные по характеру, облада­ют общим свойством - они уничтожают энергетический барьер или зна­чительно его снижают, и метастабильная система - кол­лоидный раствор в процессе коагуляции переходит в бо­лее устойчивое состояние.

Наибольший практический интерес вызывает коагу­ляция дисперсных

систем электролитами.

ПРАВИЛА КОАГУЛЯЦИИ

1. Все сильные электролиты, добавленные к золю (коллоидному раствору) в достаточном количестве, вызывают его коагуляцию.

Минимальная концентрация электролита, при ко­торой начинается коагуляция, называется порогом коа­гуляции С_к.

Иногда вместо порога коагуляции используют вели­чину V_K , называемую коагулирующей способностью электролита. V_K - это объем золя, который коагулирует под действием 1 моля электролита:

V_k = 1: С_к

Значит, чем меньше порог коагуляции, тем больше коагулирующая способность электролита.

2. Коагулирующим действием обладает не весь элект­ролит, а только тот ион, заряд которого совпадает по знаку с зарядом противоиона мицеллы лиофобного золя. Этот ион называют ионом-коагулянтом. Иначе: ионом-коагулянтом является тот ион добавляемого электролита (катион или анион), заряд которого противоположен заряду коллоидной частицы.

2. Коагулирующая способность иона-коагулянта тем больше, чем больше заряд этого иона.

4. Коагулирующая способность иона-коагулянта (при одинаковом заряде ионов) тем больше, чем больше его кристаллический ра­диус.

Поэтому коагулирующая способность органических ионов больше по сравнению с неорганическими ионами.

Для однозарядных неорганических катионов коагу­лирующая способность убывает в следующем порядке:

Ag⁺ > Cs⁺ > Rb⁺ > NH⁴⁺ >K⁺ > Na⁺ > Li⁺

Этот ряд называется лиотропным.

Вопросы 1 – 6 для самоконтроля к лекции 14 КХ. Тема лекции: «Правила коагуляции дисперсных систем электролитами».

1. Перечислите причины, вызывающие коагуляцию дисперсных систем.

2. Что такое порог коагуляции? Как связаны порог коагуляции и коагулирующая способность электролита?

3. Какие из ионов добавляемых электролитов являются ионами – коагулянтами: катионы или анионы?

4. Как влияют величины: а) заряда иона; б) кристаллического радиуса иона на его коагулирующую способность?

5. Какие растворы – неорганических или органических соединений - имеют больший порог коагуляции?

6. В две пробирки налили по 5 мл коллоидного раствора гидроксида железа – Fe(OH)₃. В каждую пробирку по каплям добавляли растворы сильных электролитов с одинаковой концентрацией. Растворы вводили до начала помутнения содержимого в пробирках из-за выпавшего осадка-коагулянта.

В пробирку № 1 добавили X капель раствора NaCl, в пробирку № 2 – Y капель раствора K₃PO₄.

Обнаружили, что X существенно больше, чем Y.

6а. Объясните, какие ионы добавленных электролитов являются ионами-коагулянтами для исследуемого коллоидного раствора? См. ниже строение мицеллы золя.

6б. Какой из двух добавленных растворов имеет меньший порог коагуляции и большую коагулирующую способность?

Строение мицеллы коллоидного раствора гидроксида железа Fe(OH)₃.

{[mFe(OH)₃ nFe³⁺ 3(n – x)Cl^{- .} yH₂O]^3x+ + 3xCl^-. zH₂O}⁰

коллоидная частица

мицелла

В рассмотренной формуле мицеллы: m  число молекул, образующих ядро коллоидной частицы; n  число потенциалопределяющих ионов; (n- x)  число связанных противоионов адсорбционного слоя; х --- число свободных противоионов; y  число молекул воды в гидратной оболочке коллоидной частицы; z  число молекул воды, связанных со свободными противоионами.