Будова колоїдної часточки

Колоїдна частинка має складну будову. У центрі частинки знаходиться ядро, що є скупченням великої кількості молекул або атомів речовини, що уворює золь.

На поверхні ядра з дисперсійного середовища адсорбуються иони того або іншого знаку. Сукупність ядра з адсорбованими на поверхні іонами називається колоїдною частинкою або гранулою.

Звичайно адсорбуються головним чином іони, у складі яких є елементи або атомні угрупування, що є у речовині ядра частки (правило Пескова — Фаянса). Іони, що адсорбуються на поверхні ядра й що обумовлюють величину його електричного заряду частинки, називаються потенціалвизначаючими іонами. Вони утворюють так званий адсорбційний або нерухомий шар іонів.

Іони протилежного знаку (протиіони) частково адсорбуються на поверхні ядра частинки (тобто входять в склад нерухомого шару), а частково розташовуються в рідині поблизу гранули (дифузійний або рухомий шар іонів).

Сукупність гранули з дифузійною хмарою протиіонів називається міцелою.

При написанні формул міцел необхідно враховувати, які іони присутні в розчині й які з них можуть адсорбуватися ядром частинки відповідно до правила Пескова — Фаянса. Наприклад:

Формула міцели золя хлориду аргентуму буде {(mAgCl)n Аg⁺ (n – x) NО₃^-}^{x +} x NО₃^-

Коагуляція. Поріг коагуляції

Процес укрупнення колоїдних частинок в результаті їх злипання, що приводить зрештою до випадання речовини в осад або до утворення холодців, називається коагуляцією.

Коагуляцію можна викликати підвищенням температури, додаванням електролітів, додаванням до золя іншого золя з протилежним по знаку зарядом частинок (взаємна коагуляція).

Для початку явної (тобто помітної оком) коагуляції необхідно додати до золя деяку мінімальну кількість електроліту С, звану порогом коагуляції.

При концентраціях електроліту, менших порогу, коагуляція протікає в прихованому стані. Коагуляцію викликають ті з іонів електроліту, що додається, заряд яких протилежний по знаку заряду колоїдних частинок.

Величина, зворотна порогу коагуляції, називається коагулюючою здатністю іона Р: Р = 1 / С.

Коагулююча дія іона в значній мірі залежить від величини його заряду.

Чим більший заряд коагулюючого іона, тим сильніше виражена його коагулююча здатність і тим менше поріг коагуляції (правило Шульце — Гарді).

На коагулюючу здатність іонів однакового заряду впливає гідратація іонів. Чим больше гідратація, тим більше поріг коагуляції і нижче коагулююча здатність іона. Поріг коагуляції у золів невеликий і виражається в ммоль/л або в мг-екв/л.

Явище електрофорезу

Явище переміщення частинок золя в електричному полі до електроду, знак якого протилежний знаку заряду частинок, називається електрофорезом.

Спостерігаючи електрофоретичний рух частинок, можна встановити знак заряду частинок, а також визначити електрокинетичний потенціал (-потенциал), від якого залежить стійкість золя.

Розрахунок  -потенциала проводять по формулі (для частинок циліндричної форми)

U 

де — в'язкість середовища; U— електрофоретична швидкість частинки;

— діелектрична проникність; H — градієнт потенціа ла;

Градієнт потенціа ла обчислюють по рівнянню Н = Е / l;

де Е — електрорушійна сила, В; l — відстань між електродами, м.

Для часток сферичної форми для розрахунку  -потенциалу використовують формулу

6U 

Величина електрокінетичного потенціалу залежить від концентрації іонів електролітів в розчині і від їх заряду. Чим більша концентрація електроліту, тим менша товщина дифузійної частини подвійного електричного шару і тим менше  -потенциал.

Коли всі іони дифузійного шару перейдуть в адсорбційний,  = 0.

Властивості грубодисперсних систем

Властивості	Емульсії	Піни	Аерозолі	Суспензії
Д.ф. / д.с.	рідина / рідина	газ / рідина газ /тверде тіло	рідина / газ тв.тіло / газ	рідина / тверде тіло
Видимість	у звичайний мікроскоп	неозброєним оком	у звичайний мікроскоп	у звичайний мікроскоп
Розміри	100-10000 нм	см	100-10000 нм	>1000 нм
Тип	масло у воді М/В вода у маслі В/М		Р/Г – туман Т/Г – дим,пил Т,Р/Г – смог
Спосіб одержання	диспергування у присутності емульгаторів	диспергування у присутності піноутворювачів. Рідко – конденсаційним	конденсаційний та диспергаційний без ПАР	конденсаційний та диспергаційний
Класифікація та властивості за вмістом дисперсної фази: розведені до 0,15% д.ф.	седиментаційна стійкість, є броуновський рух, ефект Тиндаля, електроосмос і електрофорез. Флуоресценція (дія УФ променів) та фосфоресценція (при взаємному переміщенні шарів)	кинетично нестійкі, не мають практичного значення	седиментаційна стійкість, є броуновський рух, ефект Тиндаля, електроосмос і електрофорез. Термофорез і термопреципітація – віддалення часток д.ф.від нагрітої поверхні та осідання на холодній. Фотофорез – рух часток д.ф. до або від джерела світла.	седиментаційна нестійкість, немає броуновського руху, ефекту Тиндаля. Характерні електроосмос і електрофорез.
концентровані до 74%	легка седиментація, коалесценція (злиття крапель дисп. фази)	Детергенти збільшують стійкість піни (час її існування) Кратність піни- β =Vпіни / Vрід		завис – повільна седиментація із-за ≈ густин д.ф. і д.с.
висококонцентровані > 74%	емульсії тверді, частинки д.ф. не сферичні. Обернення фаз (при механічній дії зливаються частинки д.ф. та розриваються д.с.). При відсутності обернення фаз емульсії втрачають текучість і нагадують тверді речовини			паста. Структурування – утворення з д.ф. просторової сітки, у вузлах якої - д.с. Гелеутворення – перехід у твердий стан при довгому спокої.
Способи руйну вання	висалювання – дія сильних мінеральних кислот і солей; температури; силового поля (седиментація),електричного поля (електрофорез); ПАР-деемульгаторів.		Фільтрування, дія відцентрової сили (циклони), електрофільтри	Тиксотропія – руйнування геля з наданням текучості та втрата її у стані спокою. Синерезис – старіння (ущільнення) д.ф.
Стійкість			агрегативно нестійкі; седиментаційно стійкі	агрегативно нестійкі;