Концентрационная коагуляция

Концентрационная коагуляция происходит под действием индифферентного электролита, при этом потеря устойчивости вызывается сжатием диффузной части ДЭС при неизменном потенциале ядра.

Добавление в золь идифферентного электролита приводит к сжатию ДЭС и снижению ς-потенциала за счет подавления диффузии и перемещения ионов из диффузного в адсорбционный слой.

Например, концентрационную коагуляцию положительного золя хлорида серебра

будет вызывать индифферентный электролит KNO₃.

При система устойчива: силы электростатического отталкивания преобладают над силами притяжения. Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита представлена на рис. Как видно, коагуляции не наблюдается и скорость ее равна нулю (участок I).

При снижении ς-потенциала до критического значения происходит ослабление сил электростатического отталкивания. В результате частицы подходят друг к другу на более близкое расстояние и за счет сил межмолекулярного притяжения слипаются. Начинается медленная коагуляция (участок II). Скорость медленной коагуляции зависит от концентрации электролита. Чем выше концентрация электролита, тем меньше ς-потенциал и больше скорость коагуляции.

При достижении изоэлектрической точки (ς = 0) скорость коагуляции перестает зависеть от концентрации электролита (участок III). Начинается быстрая коагуляция. Минимальная концентрация электролита, при которой начинается видимая коагуляция (концентрация электролита, при которой ς = 0), называют порогом коагуляции С_к.

Величина, обратная порогу коагуляции называется коагулирующей способностью. Коагулирующая способность V_к – это объем золя, который коагулирует под действием 1 моля электролита:

Чем меньше порог коагуляции, тем выше коагулирующая способность электролита.

Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот ион, заряд которого совпадает по знаку с зарядом противоиона мицеллы гидрофобного золя. Этот ион называется ионом-коагулятором.

Коагуляция электролитами подчиняется нескольким эмпирическим правилам.

1. Коагулирующая способность иона-коагулятора тем больше, чем больше заряд иона(первое правило Шульце-Гарди):

где α – постоянная для данной системы величина: при z = 1 α = С_к;

z – заряд иона-коагулятора.

2. При одинаковом заряде коагулирующая способность иона тем выше, чем больше его кристаллический радиус (второе правило Шульце-Гарди). В соответствии с этим правилом коагулирующая способность иона определяется его положением в лиотропном ряду (см. п. «Адсорбция электролитов»):

одновалентные катионы: Li⁺ < Na⁺ < К⁺ < Rb⁺ < Cs⁺