Теоретическое обоснование

Проблема устойчивости - проблема "жизни и смерти" дисперсной системы - одна из важнейших в коллоидной химии. Лиофильные системы диспергируются самопроизвольно, так как свободная энергия в таком процессе уменьшается и образуются термодинамически устойчивые коллоиды:

Лиофобные системы самопроизвольно не диспергируются, величина F>0, такие коллоиды термодинамически неустойчивы, однако кинетически 35 они вполне устойчивы, не изменяются заметно в течение длительного времени. Потеря устойчивости дисперсной системой приводит к ее

коагуляции - слипанию частиц с последующим разделением фаз. Опытные наблюдения и теория коагуляции гидрофобных коллоидов (ДЛФО) позволяют говорить о двух факторах устойчивости:

а) электростатическом барьере, обусловленном силами отталкивания заряженных коллоидных частиц;

б) адсорбционно-сольватном барьере, окружающем частицу и препятствующем ее сближению с другими частицами.

Первый фактор определяется величиной заряда и -потенциала частицы, которые, в свою очередь, зависят от типа и концентрации ионов в растворе. Любой электролит вызывает коагуляцию коллоидного раствора при увеличении его концентрации до критического значения С_к - порога коагуляции. Обратную величину называют коагулирующей способностью электролита. Коагулирующее действие оказывает противоион, и его способность возрастает пропорционально некоторой высокой степени его заряда - правило Шульце-Гарди. Согласно теории ДЛФО увеличение

заряда противоиома от 1 до 3 повышает величину V в отношении 1 : 64 : 729.

Таким образом, электролиты в коллоидном растворе понижают величину заряда и -потенциала частицы и устраняют электростатический барьер. Второй фактор устойчивости коллоидов - адсорбционно-сольватный барьер - зависит от степени лиофилизации дисперсной фазы.

Ориентация молекул в сольватных слоях приводит к свойствам, характерным для твердых тел: высокой вязкости, упругости - и препятствующим взаимопроникновению слоев при сближении частиц. Многие золи имеют развитые и прочные гидратные оболочки. Еще большего развития достигают сольватные слои при адсорбции длинноцепочечных поверхностно-активных веществ (ПАВ) и макромолекул ВМС. Эти вещества называют стабилизаторами, а создаваемый ими барьер - структурно-механическим.

Оба вида устойчивости взаимосвязаны и могут быть интерпретированы на одной основе. Дерягин ввел понятие расклинивающего давления, суть которого заключается в следующем: при сближении частиц на малое расстояние их ионные атмосферы и сольватные слои перекрываются, концентрация ионов и молекул ПАВ в узком зазоре между частицами увеличивается по сравнению с объемом раствора. Следствие – появляется осмотическое давление растворителя, стремящееся выравнять концентрации в этом узком промежутке.

Если система потеряла устойчивость и в ней произошла коагуляция, то иногда можно провести обратный процесс - пептизацию и перевести коагулят в золь. Способ проведения пептизации зависит от причин, вызвавших коагуляцию. В случае концентрационной коагуляции, наступившей при С >Ск, следует отмыть коагулят от электролита водой, используя декантацию или диализ. В случае же адсорбционной коагуляции необходимо повысить заряд и потенциал путем добавления электролита, содержащего потенциалопределяющие ионы.

Результаты работы

Ый золь

Расчёт порога коагуляции для KCl

Расчёт порога коагуляции для CaCl2

Расчёт порога коагуляции для AlCl3

Проверка закона Шульце-Гарди

: : = 1:64:729

0,08:0,275:0,00385 = 1:64:729

: : = 1 : 64 : 729

: : = 1 : 64 : 729

12,5 : 3,63 : 259,74 = 1 : 64 : 729

Ой золь

Расчёт порога коагуляции для KCl

Расчёт порога коагуляции для CaCl2

Расчёт порога коагуляции для AlCl3

Проверка закона Шульце-Гарди

: : = 1:64:729

: : = 1:64:729

16,7 : 6,06 : 606,06 = 1 : 64 : 729

Вывод: мы определили порог коагуляции и коагулирующей способности электролитов, изучили влияние величины заряда противоиона на устойчивость коллоидов и убедились в правильности закона Шульце-Гарди.

Поиск по сайту: