Изменение скорости коагуляции.

Самопроизвольная коагуляция многих золей часто протекает медленно. Ее можно ускорить, повышая скорость движения частиц, что помогает им преодолевать расклинивающее давление. Ускорения движения частиц можно добиться, например, повышением температуры раствора. Повышением концентрации золя также ускорить его коагуляцию, поскольку с увеличением концентрации растет число эффективных столкновений между мицеллами.

Процесс коагуляции очень чувствителен к добавлению электролитов. Наибольшие количества электролитов могут резко его ускорить.

В результате изучения коагуляции золей под влиянием электролитов Шульце и Гарди установили, что коагулирующие действие электролитов зависит от величины заряда иона, который противоположен заряду коллоидной частицы.

При достаточной концентрации электролита практически все противоионы окажутся в адсорбционном слое, заряд частицы снизится до нуля и коагуляция пойдет с максимальной скоростью.

Механизм коагулирующего действия электролитов.

Чем больше заряд коагулирующих ионов, тем сильнее они сжимают диффузный слой противоионов. Однако коагулирующее действие электролитов не сводится только к сжатию диффузного слоя. Одновременно протекает избирательная адсорбция на коллоидной частице тех ионов добавленного электролита, которые имеют заряд, противоположный грануле. Чем выше заряд ионов, тем интенсивнее они адсорбируются. Происходящее в адсорбированном слое накопление ионов, заряженных противоположно частице, сопровождается соответственным уменьшением дзета-потенциала и, следовательно, диффузного слоя.

Помимо сжатия диффузного слоя и адсорбции ионов, при коагуляции золей электролитами происходит процесс ионообменной адсорбции, при котором противоионы адсорбционного слоя обмениваются на одноименно заряженные ионы добавленного электролита. Если заряд последних выше, чем у противоионов, то такая замена проводит к значительному понижению дзета-потенциала.

Таким образом, все три процесса, уменьшающие заряд гранулы и ее коагуляцию, протекают тем эффективнее, чем выше заряд коагулирующего иона. Это частично позволяет объяснить разницу в коагулирующем действии ионов с различными величинами зарядов.

Основная причина коагуляции частиц заключается не в достижении некоторого для всех случаев постоянного критического дзета-потенциала, а в таком понижении расклинивающего давления, которое перестает препятствовать объединению частиц. Необходимое понижение этого давления достигается уменьшением диффузного слоя, что в свою очередь ведет к соответствующему понижению величины дзета-потенциала.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Задание 1. Получение гидрофобных золей а) получение золя гидроокиси железа гидролизом.

Отмерить в стакан 95 мл дистиллированной воды и нагреть до кипения (степень гидролиза повышается с повышением температуры). К кипящей воде добавить по каплям 5мл 10% раствора FeCl₃ – образуется коричнево-красный гидрозоль гидроокиси железа

Золь сохранить для дальнейшей работы.

б) получение золя канифоли заменой растворителя.

Растворить в пробирке небольшое количество канифоли (0,05г) в 3 мл этилового спирта, несколько капель полученного раствора прилить к 50мл воды и взболтать. Образуется гидрофобный золь канифоли, частицы которого заряжены отрицательно.

На полученном золе канифоли легко наблюдать характерную особенность коллоидных растворов рассеивать свет, в особенности с малой длиной волны (голубые, синие, фиолетовые). Следствием этого является разная окраска золей в проходящем свете (красная) и в отраженном свете (голубая).

Задание 2. Определение порогов коагуляции золя электролитами

Работа по определению порога коагуляции золя электролитами состоит из ряда последовательных определений наименьших концентраций электролита С_n¹ С_n² C_n³, вызывающих коагуляцию. Верхний индекс при концентрации С соответствует порядковому номеру серии опыта, а нижний - порядковому номеру растворов в данном опыте.

В первой серии опытов величина С_n¹ устанавливается при­ближенно и служит исходной концентрацией для второй серии опытов. Установленная более точно во второй серии опытов величина С_n² служит исходной для третьей серии опытов и т.д. В данном руководстве приводится описание двух последовательных определений с использованием хлорида калия в качестве электролита.

а) Приблизительное определение порога коагуляции золя Fe(OH)_з, т.е. значение С¹_n.

Взять 5 пробирок и пометить их восковым карандашом от 1 до 5. Отмерить в первую пробирку 10 мл исходного (2.5 М рас­твора КСl а в остальные 4 пробирки - по 9 мл дистиллированной воды. Перенести из первой пробирки во вторую 1 мл раствора КСl и перемешать. Из разведенного в 10 раз исходного раствора, находящегося во второй пробирке, перенести в третью пробирку к т д. Из последней, пятой пробирки отобрать пипеткой 1 мл и вы­лить в раковину. Градуированной пипеткой на 5 мл последовательно отмерить по 1 мл золя Fе(ОH)₃ в каждую из пяти пробирок. Отметить время и тщательно переметать содержимое пробирок. В полученном ряду из пяти пробирок концентрация КС1, последовательно убывает в десять раз от первой к пятой пробирке.

Пригото­вить пробирку с контрольным раствором: отмерить 1 мл золя Fе(ОН)₃ и 9 мл воды. Записать концентрацию КСl для каждого раствора и составить табл. 1.1.

Через десять минут после добавления золя сравнить все пробирки с контрольной и установить минимальную концентра­цию, вызывающую коагуляцию. Установленную в приближенном определении величину применить в качестве исходной при даль­нейшей работе.

Таблица 1.1