4.3.1 Коагуляция золей электролитами

Все сильные электролиты, добавленные к золю в достаточном количестве, вызывают его коагуляцию.

При коагуляции золя электролитами различают концентрационнуюинейтрализационнуюкоагуляцию.

Концентрационная коагуляция

Концентрационнаякоагуляция происходит под действием индифферентного электролита, при этом потеря устойчивости вызывается сжатием диффузной части ДЭС при неизменном потенциале ядра (рис. 41).

Например, концентрационную коагуляцию положительного золя гидроксида железа

будет вызывать NaCl– индифферентный электролит по отношению к данному золю.

Скорость коагуляции зависит от концентрации электролита (рис. 42). Зона I– зона устойчивости; при30 мВ система устойчива, силы электростатического отталкивания преобладают над силами притяжения, коагуляции не наблюдается и скорость ее равна нулю.

ЗонаII– зона медленной коагуляции начинается при достижении-потенциалом критического значения= 30 мВ. Скорость медленной коагуляции зависит от концентрации электролита, поскольку, чем выше концентрация электролита, тем меньше-потенциал, коагуляция идет быстрее.

Зона III– зона быстрой коагуляции начинается при приближении-потенциала к 0 (изоэлектрической точке).

Скорость быстрой коагуляции не зависит от концентрации электролита. Минимальная концентрация электролита, при которой начинается видимая коагуляция, называют порогом коагуляцииС_п.

Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот ион, заряд которого противоположен заряду коллоидной частицы. Этот ион называется ионом-коагулятором.

Коагуляция электролитами подчиняется нескольким эмпирическим правилам.

1. Коагулирующая способность иона-коагулятора тем больше, чем больше заряд иона (первое правило Шульце-Гарди):

,

где α – постоянная для данной системы величина: при z= 1 α =С_п;z– заряд иона-коагулятора.

2. При одинаковом заряде коагулирующая способность иона тем выше, чем больше его кристаллический радиус (второе правило Шульце-Гарди). В соответствии с этим правилом коагулирующая способность иона определяется его положением в лиотропном ряду (см. п. «Адсорбция электролитов»):

одновалентные катионы: Li⁺ < Na⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Cs⁺

двухвалентные катионы: Mg²⁺ < Ca²⁺ < Sr²⁺ < Ba²⁺

одновалентные анионы: Сl^– < Br^– < NQ₃^– < I^– < CNS^–.

коагулирующая способность возрастает

Нейтрализационная коагуляция

Нейтрализационнаякоагуляция происходит при добавлении к золю неидифферентного электролита. При этом потенциалобразующие ионы связываются в малорастворимое соединение, что приводит к уменьшению по абсолютной величине термодинамического, а, следовательно, и электрокинетического потенциалов (рис. 31). Когда электрокинетический потенциал достигнет 30 мВ, начнется коагуляция и разрушение дисперсной системы.

Рассмотрим в качестве примера положительный золь гидроксида железа:

.

При введении в золь неиндифферентного электролита КОН происходит нейтрализация потенциалопределяющих ионов Fe³⁺ионами ОН^–с образованием малорастворимого соединенияFe(OH)₃. В результате снижается φ⁰-потенциал и-потенциал, что приводит к ослаблению сил электростатического отталкивания. При снижениидо 30 мВ частицы слипаются, и происходит коагуляция.

Разновидность нейтрализационной коагуляции – взаимная коагуляция, которая возникает при смешении подобных золей с противоположными знаками зарядов.

Например, при смешивании положительно и отрицательно заряженных золей иодида серебра:

потенциалопределяющие ионы Ag⁺иI^–образуют нерастворимое соединение, что приводит к нейтрализации зарядов ядер золей. Потенциал ядра φ⁰и-потенциал обоих золей снижаются, происходит коагуляция.