6.4.3. Частные случаи электролитной коагуляции

Гетерокоагуляция наблюдается при смешивании золей с разноименно заряженными частицами.

Механизм: при перекрывании двойных слоев коллоидных частиц с разными знаками происходит электростатическое притяжение и быстрая агрегация золя.

Наиболее полно взаимная коагуляция происходит тогда, когда заряды коллоидов, противоположные по знаку, равны между собой. Явление взаимной коагуляции играет важную роль в процессах образова­ния почв, очистки воды и т.п.

Так, взаимная коагуляция применяется при осветлении плодово-ягодных экстрактов. Осветление, как полагают, происходит вследствие взаимодействия положительно заряженных коллоидных частичек сока с коллоидными отрицательно заряженными частицами бентонита, вводимого в систему.

Коагуляция смесью электролитов имеет большое практическое значение, т.к. в любых растворах всегда есть смесь электролитов.

С₂,%

100 2

50

1

3

50 100 С₁, %

1. аддитивность коагулирующего действия

2. антогонизм (для начала быстрой коагуляции требуется смеси больше, чем для каждого электролита в отдельности) это может быть при взаимодействии электролитов между собой.

3. синергизм электролитов – при более эффективном действии смеси.

6.4.4. Коллоидная защита

Коллоидная защита – повышение агрегативной устойчивости лиофобных золей (увеличение γ и неподчинение правилу Шульце-Гарди).

Обычно проявляется в присутствии белков, углеводов и т.д.

Количественно выражается защитным числом – мг сухого вещества (ВМВ), защищающего 10 мл золя от коагуляции при добавлении к нему 1 мл 10% раствора NaCl.

Оно может быть «золотым» (золь золота), «железным», «оловянным» и т.д.

Наиболее сильное действие наблюдается у желатина, казеина (0,01 – 0,1 г), более слабый – крахмал, декстрин (20-45).

Механизм:

Макромолекулы ВМС адсорбируются на поверхности частиц, создавая адсорбционно-сольватные слои, которые повышают лиофильность коллоидных частиц, они обеспечивают большое расклинивающее давление при сближении двух частиц.

Защитное действие усиливается, если в адсорбционном слое образуется гелеобразная структура.

Этот принцип коллоидной защиты используется при получении колларгола, золей серебра, золота. Белки крови защищают капельки жиров холестерина от коагуляции. Ослабление защитной функции ведет к отложению холестерина на стенках сосудов, образованию камней в почках.

К лаб.практикуму:

Обычно в лабораторном практикуме для изучения закономерностей электролитной коагуляции используют гидрозоль Fe(OH)₃. Золь синтезируют методом химической конденсации - гидролизом хлорида железа при длительном его кипячении. При этом происходит изменение окраски раствора: жёлтый цвет истинного раствора FeCl₃ переходит в оранжевый – цвет коллоидного раствора (золя) Fe(OH)₃:

FeCl₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃ + 3HCl

Реакция гидролиза FeCl₃ идет интенсивно с образованием высокодисперсных практически нерастворимых в воде частиц Fe(OH)₃.

Агрегативная устойчивость такого золя обеспечивается ионным факто­ром устойчивости. Потенциалопределяющими (неиндифферент­ными) ионами при данном методе получения золя являются ионы Fe(ОН)²⁺, противоионами - ионы Cl^- и формула мицеллы золя имеет вид:

{m[Fe(OH)₃] nFe(ОН)²⁺ (2n-x)Cl^-}^х+ xCl^-

агрегат

ядро мицеллы

коллоидная частица

 мицелла

Здесь m обозначает число ионных пар Fe(OH)₃, образовавших твердую фазу (агрегат); n – число адсорбированных потенциалопределяющих ионов железа (III); 2n – общее число противоионов, необходимое для компенсации заряда потенциалопределяющих ионов; х – число противоионов, перешедшее из адсорбционного слоя противоионов в диффузионный слой. Таким образом, электростатический заряд, обеспечивающий ₀-потенциал, в данном случае равен «2n+», а электрокинетический потенциал – «+х».

В процессе коагуляции золя Fe(OH)₃ образуются сравнительно небольшие по размерам седиментационно - устойчивые агрегаты. Что приводит к повышению светорассеяния системы и, соответственно, - к увеличению её оптической плотности. Поэтому исследование коагуляции в данном случае удобнее всего проводить с помощью турбидиметрического метода, измеряя оптическую плотность растворов золя (см. раздел 6.2).

Большой адсорбционной способностью обладают молекулы поверхностно-активных веществ. Адсорбируясь на поверхности агрегата, эти вещества образуют адсорбционный слой, состоящий из ориентированных молекул. Если молекулы ПАВ диссоциируют при этом на ионы, то у поверхности частицы возникает двойной электрический слой. Строение мицеллы рассмотренного выше полистирольного латекса может быть изображено следующей формулой:

{m[полистирол] nRCOO^- (n-x)Na⁺}^x- xNa⁺

Лекция 12