Питання на самостійну підготовку

1. Теорії адсорбції.

2. Поверхневий натяг. Змочування. Адгезія і когезія.

3. Адсорбція на межі рідина – газ.

Зразок картки контролю знань

1. Змочування. Адгезія і когезія. (Класифікація речовин за їх відношенням до зміни поверхневого натягу розчинів. Поверхневий натяг.)

2. Обчислити величину адсорбції Гіббса розчину оцтової кислоти при 15ºС концентрацією 0,12 моль/л, якщо його поверхневий натяг 70,9мДж/м², а поверхневий натяг води – 73,6 мДж/м².

Література

[5] Гл.2, 3, [7] ст. 84-108

Лабораторна робота № 8

Коагуляція колоїдних систем електролітами

Мета роботи: вивчити явну коагуляцію глинистого бурового розчину, визначити пороги коагуляції різних електролітів та заряд гранул дисперсної фази.

Прилади і матеріали:

1. Бюретки – 4 шт.;

2. Колоїдний розчин фільтрату бурового розчину;

3. Водний розчин калій хлориду (1 моль/л);

4. Водний розчин кальцій хлориду (0,1 моль/л);

5. Водний розчин алюміній хлориду (0,01 моль/л).

Теоретична частина

Викликати коагуляцію гідрофобних золів може будь-який реагент, що порушує агрегативну стійкість системи: різка зміна температури, інтенсивна механічна дія, дія світла та різного роду випромінювань, дія електричних розрядів. Але найбільш важливим фактором є дія електролітів. Вони дуже швидко і різко впливають на товщину подвійного електричного шару і на величину ζ-потенціалу, який є одним з головних факторів стійкості гідрофобних колоїдних систем.

Коагуляція відбувається при певній кількості доданого електроліту. Мінімальну молярну концентрацію еквіваленту електроліту (в моль/л або в ммоль/л), яка викликає за певний проміжок часу коагуляцію колоїдного розчину, називають порогом коагуляції, або критичною концентрацією – с_к. Значення с_к є порівняльним критерієм агрегативної стійкості дисперсних систем. Як показали результати експериментальних дослідів, величина с_к визначається зарядом йона-коагулятора. Знак заряду йона-коагулятора протилежний знаку заряду гранули. Величину, обернену порогу коагуляції, називають коагулюючою здатністю і позначають V_к ( V_k = ).

Коагулююча здатність V_k йона-коагулятора показує об'єм золю, скоагульованого 1 молем (або ммолем) йона-коагулятора.

Експериментальне дослідження процесу коагуляції під впливом електролітів привело до формулювання двох емпіричних правил .

Перше встановив Г. Шульце (1882), друге – M. Гарді (1900).

За правилом Гарді (правило значності), коагулюючу дію має не вся молекула електроліту, а лише той йон, що має заряд, протилежний заряду гранули (йон-коагулятор).

За правилом Шульце(правило валентності), коагулююча дія йона-коагулятора тим більша, чим вища його валентність.

Згідно з правилом Шульце—Гарді критична концентрація йона-коагулятора с_к зменшується зі збільшенням його валентності. Для двовалентних йонів поріг коагуляції в десятки разів, а тривалентних — у сотні разів менший, ніж для одновалентного: с_k^I: с_k^ІІ: с_k^ІІІ =500:25: 1. Правило Шульце-Гарді має наближений характер і слушне тільки для неорганічних сполук

Більш строгий, теоретично обгрунтований зв'язок між порогом коагуляціїі валентністю йонаzвиражає правило Дерягіна-Ландау:

,

де С - константа, що залежить від співвідношення валентності катіона і аніона електроліта;

 - діелектрична проникність розчину;

 - енергія теплового руху частинки;

А- стала Ван-дер-Ваальсових сил притягання;

е- заряд електрона;

z - валентність коагулюючого йона.

Правило Дерягіна-Ландау, виведене авторами на основі уявлень фізичної теорії коагуляції, дозволяє визначити значення порога швидкої коагуляції, що відповідає зникненню енергетичного бар'єра на кривій загальної взаємодії колоїдних частинок залежно від відстані між ними.

Розраховані за цим правилом значення порога коагуляції не завжди співпадають з експериментальними значеннями внаслідок того, що коагулююча дія йонів залежить не тільки від валентності, але і від специфічної адсорбції, що не враховується наведеним вище рівнянням.