Стадии процесса коагуляции

1) Скрытая - стадия агрегации, при которой не наблюдается каких-либо внешних изменений золя.

О скрытой стадии судят по изменению таких свойств, как осмотическое давление, скорость диффузии, интенсивность броуновского движения, интенсивность светорассеяния, скорость электрофореза.

2) Явная - называется такой процесс агрегации коллоидных частиц, который можно обнаружить невооруженным глазом. О явной коагуляции судят по изменению цвета, помутнению коллоидного раствора, выпадению осадка. Необходимо отметить, что начавшийся процесс агрегации коллоидных частиц золя, как правило, переходит в явную коагуляцию.

Чаще всего для нарушения устойчивости, т. е. для коагуляции золя, используют электролиты.

Коагуляция коллоидных растворов может быть вызвана:

1) Концентрирование дисперсной фазы

2) Диализ

3) Механическим воздействием

4) Изменение температуры

5) Различными видами излучений

6) Добавлением электролитов.

Правило Шульце—Гарди: коагулирующая способность электролита возрастает с увеличением заряда коагулирующего иона, а коагулирующим действием обладает противоион — тот ион, который заряжен противоположно грануле.

В настоящее время установлены отклонения от правила Шульце — Гарди. На порог коагуляции кроме заряда оказывают влияние радиус коагулирующего иона и природа иона, сопутствующего коагулирующему.

 

6.16

Как известно, гидрофобные коллоиды не устойчивы в изоэлектрическом состоянии, т.е. электронейтральные частицы коагулируют с наибольшей скоростью. Гранула становится электронейтральной в том случае, если противоионы диффузного слоя, заряженные отрицательно, перемещаются в адсорбционный слой. Чем выше концентрация прибавляемого электролита, тем сильнее сжимается диффузный слой, тем меньше становится дзета-потенциал и, следовательно, тем быстрее начинается процесс коагуляции. При определенной концентрации электролита практически все противоионы прейдут в адсорбционный слой, заряд гранулы снизится до нуля и коагуляция пойдет с максимальной скоростью, так как отсутствие диффузного слоя обусловит значительное понижение давления расклинивания.

Коагулирующее действие электролитов не сводится только к сжатию диффузного слоя. Одновременно протекает избирательная адсорбция на коллоидной частице тех ионов электролита, которые имеют заряд, противоположный грануле. Причем, чем выше заряд иона, тем интенсивнее он адсорбируется. Накопление ионов в адсорбированном слое сопровождается уменьшением не только дзета-потенциала, но и диффузного слоя.

 

6.17

Пептизацией называют процесс перехода свежеполученного при коагуляции осадка в золь под действием веществ, называемых пептизаторами.

Пептизация представляет собой процесс, обратный коагуляции, происходящий в результате дезагрегации частиц осадка до отдельных коллоидных частиц.

Различают 2 вида пептизации:

1) адсорбционная пептизация:

Примером адсорбционной пептизации может служить переход в золь свежеполученного и промытого водой осадка железа (III) гидроксида при добавлении к нему небольших количеств раствора железа (III) хлорида. При этом частицы осадка Fe(OH)₃ избирательно адсорбируют ионы Fe³⁺, которые сообщают частицам положительный электрический заряд. Вследствие этого между частицами возникают силы электростатического отталкивания, и они переходят во взвешенное состояние – золь.

{m[Fe(OH)₃]*nFe³⁺*3(n-x)Cl}^3x+ *3xCl^-

2) диссолюционная пептизация:

Примером диссолюционной пептизации – переход в золь осадка Fe(OH)₃ при добавлении небольших объемов раствора НCl, который сам не является пептизатором, но химически взаимодействует с поверхностью осадка с образованием собственного пептизатора FeOCl:

Fe(OH)₃+HCl ↔ FeOCl + 2H₂O

{mFe(OH)₃*nFeO⁺*(n-x)Cl^-}^x+ * xCl^-

 

6.18

При добавлении к коллоидным растворам электролитов с многозарядными ионами наблюдается чередование зон коагуляции. Это явление сводится к тому, что при постепенном увеличении концентрации электролита вначале происходит явная коагуляция, а затем частицы полученного осадка снова переходят в золь. Этот переход объясняется перезарядкой частиц в результате адсорбции коагулирующих противоионов.

При коагуляции золей смесями электролитов наблюдаются различные закономерности коагуляции:

1) вычитание коагулирующего действия (антагонизм)

2) суммирование коагулирующего действия (аддитивность)

3) усиление коагулирующего действия (синергизм)

 

6.19

Нередко наблюдают повышение устойчивости лиофобных золей к коагулирующему действию электролитов при добавлении некоторых веществ. Такие вещества называют защитными, а их стабилизирующее действие на дисперсные системы – коллоидной защитой.

Защитными свойствами обладают высокомолекулярные соединения, например, белковые вещества (желатин), полисахариды (крахмал), некоторые коллоидные ПАВ (мыла).

Коллоидная защита широко используется при получении устойчивых лиофобных золей, применяемых в качестве лекарственных препаратов.

Коллоидная защита играет существенную роль в физиологических процессах. Содержание кальция карбоната в крови значительно превышает их растворимость в воде. Отложению этих солей препятствуют защитные вещества крови, которые не позволяют коллоидным частицам нерастворимых солей объединяться в крупные агрегаты и осаждаться. Поэтому изучение коллоидной защиты имеет большое значение для понимания процессов нормального роста костной ткани, образовании почечных и желчных камней.

 

6.20,21,22

Аэрозолями называют дисперсные системы с газообразной дисперсионной средой

Получение:

1) Конденсационный – дисперсионную фазу получают из парообразной путём физического процесса конденсации молекул до частиц коллоидного размера.

2) Диспергационный – Частицы коллоидных размеров получают измельчением более крупных размеров.

Свойства:

1) Рассеивают свет;

2) Отсутствует двойной электрический слой

3) Кинетически и агрегативно неустойчивые системы.

Применение:

1) В ингаляционной терапии

2) Для защиты повреждённых кожных покровов

3) Дезинфекция

Иногда образование аэрозолей крайне нежелательно. Аэрозоли, содержащие частицы угля, вызывают заболевания легких – антракоз, кремния (IV) – силикоз, асбеста – асбетоз. Аллергические заболевания вызываются аэрозолями, образованными цветочной пыльцой растений, пылью. Образующейся при переработке хлопка, льна, конопли. Вредоносное воздействие оказывают аэрозоли, образующиеся при сгорании топлива, дисперсная фаза которых состоит из сажи, смол. Большую опасность представляют аэрозоли, содержащие в качестве дисперсной фазы радиоактивные вещества.

 

6.23,24,25

Суспензиями называют микрогетерогенные системы с жидкой дисперсионной средой и дисперсной фазой, состоящей из твердых частиц.

В зависимости от концентрации дисперсной фазы различают разбавленные и концентрированные суспензии – пасты.

Методы получения:

1) конденсационный

2) диспергационный

Свойства:

1) Диффузия и осмотическое давление практически отсутствуют

2) На границе раздела фаз – двойной электрический слой

3) Кинетически неустойчивы

4) Агрегативная неустойчивость

Суспензии широко используют в народном хозяйстве и медицине. Суспензии цемента, глины песка применяют в призводстве строительных материалов (кирпича, бетона). Многие лекарственные вещества используют в виде суспензий.

 

6.26,27,28

Эмульсиями называют микрогетерогенные системы, у которых дисперсная фаза и дисперсионная среда представляют собой несмешивающиеся жидкости.

Виды эмульсий:

1) эмульсии неполярной жидкости (ДФ) в полярной (ДС) - прямые эмульсии, называемые эмульсиями первого рода или эмульсиями типа масло (неполярная жидкость)/вода (полярная)

2) эмульсии полярной жидкости (ДФ) и неполярной (ДС) – обратные эмульсии, называемые эмульсиями второго рода или эмульсиями типа вода/масло.

Методы получения:

1) конденсация

2) диспергирование

Свойства:

1) кинетически и агрегативно неустойчивые системы

Для повышения устойчивости эмульсий используют стабилизаторы – эмульгаторы. Это ПАВ, которые в результате адсорбции не границе раздела фаз снижают величину межфазного натяжения и образуют механически адсорбционную пленку.