Чередование зон коагуляции
При добавлении к коллоидным растворам электролитов, содержащих в своем составе ионы с повышенной коагулирующей способностью (большие органические анионы, трех- или четырехвалентные ионы металлов) может наблюдаться явление, называемое чередованием зон коагуляции. Сначала (рис. 69) после наступления порога коагуляции с увеличением концентрации такого электролита в растворе устойчивость золя быстро уменьшается, происходит образование осадка (первая зона коагуляции). Однако после достижения минимальной устойчивости золя дальнейшее увеличение концентрации электролита приводит к растворению образовавшегося осадка. Золь снова стабилизируется, коагуляция в нем отсутствует (зона устойчивости). При еще больших концентрациях вновь наблюдается коагуляция (вторая зона коагуляции).
Рис. 69. Чередование зон коагуляции
Причина данного явления объясняется перезарядкой гранул коллоидных частиц. В конце первой зоны коагуляции (точка В на рисунке) золь из-за действия электролита переходит в изоэлектрическое состояние (первоначальный заряд гранулы уменьшается до нуля). Но проникновение коагулирующих ионов электролита в адсорбционный слой гранулы при этом не прекращается, т.к. они обладают большой адсорбционной способностью. Вследствие этого на грануле снова возникает электрический заряд, обусловленный присутствием на ней противоионов мицеллы и коагулирующих ионов электролита в количествах больших, чем это необходимо для нейтрализации заряда потенциалопределяющих ионов. Таким образом, знак нового заряда гранулы изменяется на обратный по сравнению со знаком исходного заряда. Дальнейшее добавление электролита на участке СД (вторая зона коагуляции) вновь вызывает уменьшение уже нового заряда гранулы и устойчивости золя.
Коагуляции золей смесями электролитов
Коагулирующее действие смеси электролитов проявляется по-разному, в зависимости от природы ионов, вызывающих коагуляцию. Если электролиты в смеси близки по своим свойствам (например, NaCl и KCl), то коагулирующее действие их суммируется (рис. 70). В этом случае говорят об аддитивности ионов. В некоторых случаях коагулирующее действие многозарядных ионов электролита ослабляется при введении в раствор второго электролита, коагулирующие ионы которого имеют меньшую величину заряда. То есть, в этом случае образовавшаяся смесь оказывает более слабое воздействие на золь, чем исходный электролит (рис. 70). Это явление, получившее название «антагонизм ионов», не всегда находит объяснение.
Рис. 70. Коагуляция смесями электролитов: 1 – аддитивность коагулирующего действия; 2 – антагонизм; 3 – синергизм коагулирующего действия
Одной из причин уменьшения коагулирующего действия смеси может быть химическое взаимодействие между ионами электролитов, в результате которого образуются комплексы, не обладающие коагулирующим действием.
Наконец, коагулирующее действие смеси электролитов может возрастать в большей степени, чем по правилу аддитивности (рис. 70).
Это явление называется «синергизмом ионов». Причина его во многих случаях также заключается в химическом взаимодействии между ионами, приводящем к получению многозарядных комплексных ионов, обладающих повышенной адсорбционной способностью. Например:
6KCN + FeCl2 = K4[Fe(CN)6] + 2KCl
6CN– + Fe2+ = [Fe(CN)6]4–
Заряд образовавшегося комплексного аниона в четыре раза больше заряда анионов исходных электролитов смеси.