Устойчивость и коагуляция коллоидных растворов

Устойчивость дисперсных систем - способность сохранять свое состояние и свойства неизмененными с течением времени.

Основные научные работы относятся к коллоидной химии:

ü  механизм стабилизации лиофобных золей под действием коагулянтов;

ü  дифференциальное уравнение скорости растворения коллоидных частиц (диссолюции);

ü  хемотаксис (1928);

ü  вынужденный синерезис в студнях (1924);

ü  структурную вязкость золей желатины и агар-агара.

ü  явления и факторы кинетической и агрегативной устойчивости лиофобных золей;

Кинетическая устойчивость - способность частиц дисперсной фазы оставаться во взвешенном состоянии.

Фактор – броуновское движение

Агрегативная устойчивость – способность частиц дисперсной фазы противостоять их агрегации (слипанию, укрупнению)

Фактор – заряд гранулы и соответствующий ζ-потенциал

Расклинивающее давление

При сближении коллоидных частиц на расстояние 10^–9–10^–6 м в тонких жидких пленках, разделяющих две твёрдые поверхности возникает так называемое расклинивающее давление стремясь их раздвинуть, оттолкнуть друг от друга.

 Схема перекрытия ионных атмосфер двух сферических частиц

У тонкого слоя жидкости (воды) толщиной h <0,15 мк, появляется упругость формы, присущая твердому телу.

Действие расклинивающего давления

От пластинки слюды отщепляют листок осторожно вдвигая лезвие.

В раскол вводят несколько капель воды. По углублению раскола DЕ можно количественно определить расклинивающее давление тонкого слоя.

Для воды при 20°С Р_max= 2300 кг/см²

Величина расклинивающего давления зависит от:

ü заряда твердой фазы,

ü толщины диффузного слоя,

ü значения ζ-потенциала

Добавки растворов электролитов снижают расклинивающее давление и ζ-потенциал, поэтому эффективны при получении коллоидных систем механическим способом.

 Схема коллоидной мельницы

 

Коагуляция

Коагуляция – потеря агрегативной устойчивости, приводящая к укрупнению частиц с последующей седиментацией.

Факторы, вызывающие коагуляцию:

ü Добавление электролита.

ü Температура (нагревание и охлаждение);

ü Механическое воздействие;

ü Длительный диализ;

ü Ультрафильтрация;

ü Пропускание электрического тока;

ü Увеличение концентрации золя;

ü Добавление противоположно заряженного золя;

Коагуляция при пропускании электрического токаG = σ∙S

Причины коагуляции:

ü Уменьшение заряда гранулы;

ü Снижение ζ-потенциала ниже критического (≈ 30 мВ).

Зависимость ζ-потенциала от толщины диффузного электрического слоя

Толщина диффузного слоя рассчитывается по формуле:

 

Порог коагуляции - минимальная концентрация электролита, при которой коагуляция, скрытая переходит в явную (заметную на глаз - помутнение раствора или изменение его окраски)

Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующим действием (γ):