Коагулация колоидни системи 2

Проблемът на стабилност на колоидни системи - един от най-важните проблеми на колоидна химия.

Български учен пясъци, предложени за обсъждане на:

а) утаяване (кинетичната) стабилност;

б) общата стабилност.

Тези два вида имат различни механизми на стабилност и изискват отделно разглеждане.

Утаяване стабилност - способността да се разпръсне система да поддържа с времето непроменено разпределение на частиците по целия обем на системата, т.е. способността на системата да се защитава от действието на гравитацията.

За да се оцени стабилността на утаяване на системата, е необходимо да се знае следните характеристики: R - радиус на частиците на дисперсната фаза; # 961; - плътност на частиците; # 961; 0 - плътността на средата за дисперсията; # 951; - вискозитет на средата на дисперсията; V - обем на частицата.

Утаяване стабилност на дисперсии се определя главно от размерите на частиците на дисперсната фаза:

V lyophobic золове (10 -7 - 10 -5 cm) - утаяване стабилни системи, дифузия осигурява равномерно разпределение на частиците в целия обем на системата;

V microheterogeneous система (10-5 - 10-3 см),; те определят утаяване-дифузия равновесие, което е характерно за разпределението на частиците по целия обем на системата съгласно теорията Gibbs;

V груби (повече от 10 - 3 cm) - утаяване нестабилни частици бързо се утаяват.

Агрегат стабилност - способността да се разпръсне система да поддържа с времето степента на дисперсия, т.е. размера на частиците и тяхната индивидуалност.

Агрегат стабилност предотвратява адхезията на частиците и ги предпазва от утаяване.

Има 5 фактори, които могат да гарантират стабилността на зола агрегатно: електростатични; адсорбция-солватиране; структурни и механични; ентропия; хидродинамичен.

Най-важното е електростатично. Тя се причинява от присъствието на повърхността на колоидни частици от DES. Появата на DES върху повърхността на частиците води до частици електростатично отблъскване, като зарядът на частици със същото име.

Освен това е важно да се # 950; е потенциал. намаляване на стойността # 950; -potential до 0.025 - 0.040 B причини залепване на частици до върха, последвано от отлагането на по-големите частици. Този процес се нарича коагулация.

Коагулацията е процес на сливане на частици за образуване на по-големи агрегати. В резултат на това, системата губи своята стабилност коагулация утаяване, защото частици стават по-големи и не могат да участват в брауново движение.

Коагулацията спонтанен процес, тъй като тя намалява междуфазова повърхност и по този начин до намаляване на повърхност свободна енергия.

Има две фази на коагулация.

Етап 1 - скрит коагулация. На този етап, частиците стават по-големи, но все още не губят своята стабилност утаяване.

Етап 2 - очевидно коагулация. На този етап частиците губят тяхната стабилност утаяване. Ако плътност на частиците по-голяма от плътността на средата за дисперсия, се образува утайка.

Коагулацията се осъществява под влияние на различни външни влияния. Те включват:

¨ промяна на температурата;

¨ електрическите и електромагнитни полета;

¨ действие на видима светлина;

¨ облъчване на елементарните частици;

¨ механични действия;

¨ добави електролити и други.

Най-проучен електролити коагулация, което е много важно в практическите условия, например при пречистването на вода, за да се освободи от суспендирани частици и бактерии.

Коагулацията електролити настъпва при относително ниска концентрация на добавен електролит. Коагулацията предизвика всички електролити, тъй като компресия на дифузия слой се случва, когато се прилага в колоидна система, намаляване # 950; -potential, което води до разрушаване на колоидна система. Минималната концентрация на електролита, което води за определен период от време, определен видим коагулация ефект, наречен на прага на коагулация (# 947) или критична концентрация (skrit). Тази стойност служи като сравнителен агрегат критерий стабилност дисперсия. Критичната концентрация обикновено се изразява в ммол / л.

Коагулацията е обратното на знака на знака на йонен заряд на колоидни частици: за положителен - анион за отрицателен - катион въвежда в системата на електролита. Ion коагулация действие е по-висока, толкова по-висока такса (Шулце-Харди правило).

Теоретично изчисление показва, че единични отношения коагулацията прагове, ди- и trohzaryadnyh йони при равни други условия обратно пропорционално на шестата силата на количествата за зареждане: # 947; 1. # 947; 2: # 947; 3 = 1/1 6. 1/2 6. 1/3 6. Като цяло, може да се приеме, че концентрацията на електролити съответните праг коагулация iolnami еднократно зарежда с 60 пъти по-висока, отколкото с двувалентни йони и приблизително в 750 пъти по-високи отколкото с йони trohzaryadnymi.

Обикновено Шулце - Харди е само приблизителна, защото коагулиране действие на електролита зависи не само от това, че йонната заряд. Например, органичен единично заредени йони (например, морфин катион) има силно и специфично адсорбционност лесно влезе във вътрешната част на колоидни частици DEL.

За йони от същия праг заряд коагулация определя от тяхната позиция в лиотропна серия (Hofmeister серия). Лиотропни серия - йонна серия, подредени по реда на подобрение или влошаване на тяхното влияние върху свойствата на чист разтворител, както и скоростта и дълбочина на химични реакции и физико-химични процеси в разтворителя. Последователност йони в лиотропна серия се определя от техния заряд, размер и способността да се свързва с молекула на разтворител. При промяна на рН разтворител, температура последователност йони в ред може лесно да варира.

Теория на стабилност на lyophobic золове - теория DLVO

Съвременната теория на стабилността, развитието на българските учени BV Deryagin и LD Ландау, е всепризнат.

Малко по-късно същата теория, създадена от холандски учени фарватера и Overbeck. Затова теорията, наречена теория DLVO. Същността на теорията на физическото коагулация по-долу. [

Когато колоидни частици са близо един до друг, те дифундират слоеве се припокриват и взаимодействат. Тази реакция се провежда в тънък слой на носителя на дисперсия, разделяне на частиците. Стабилност lyophobic золове се определя главно от специалните свойства на тънки слоеве течни. Такъв слой е образуван чрез сближаването на колоидни частици.

Такъв слой може да бъде тънък, частиците се приближават един към друг още по-силно. Разреждане може да доведе до следното:

А) на дебелината на слоя се разкъсва, частиците се обединяват;

B) при определена дебелина на равновесие - слой не се променя, дебелината остава постоянна. В този случай, частиците не се държим заедно, не съсирване.

Проучванията показват, че изтъняване на тънък слой, когато възникне подход частици чрез изтичане на течност от него. Когато дебелината на слоя от 100 - 200 нм течност свойства започват да се различават значително от свойствата на течност в околната обем. се появява допълнителен натиск в слоя, което Derjaguin нарича "вклиняване натиск". По дефиниция Derjaguin, тя е положителна, когато налягането в леглото се намалява. След това течността не изтича от слой, който пречи на конвергенцията на частици. Следователно име "клин налягане", т.е. налягане, което избутва "riving" частици.

Ако налягането е отрицателно, след това налягането се увеличава в слоя на ускорено течност от течащ слой, който допринася за конвергенцията на частиците.

Появата на disjoining налягане се определя от два фактора:

1. електростатично взаимодействие в слой - на отблъскваща сила с енергия Uott> 0;

2. ван дер Ваалс притегателна сила с енергия Ubr <0.

енергия взаимодействие U Получената между частиците се определя като сумата от два компонента:

ако # 9474; Uott # 9474; > # 9474; Ubr # 9474; това е доминиран от силата на отблъскване, коагулация случи, зол yavletsya общата стабилност. В обратния случай доминиран атракция сили между частиците коагулация.

Като количествени характеристики на коагулацията Zsigmondy препоръчва използване на скорост на кръвосъсирването.

Коагулацията скорост V - е промяната на концентрацията на колоидни частици за единица време при постоянна система обем.

където «в» - концентрацията на частици; т - време. Знак "-" стои, защото с течение на времето, на концентрацията на частици се намалява, а скоростта е винаги положителна.

Степента на коагулация # 945;:

където Z - общ брой на удари между частиците за единица време; Зеф - ефективен брой на колизии (т.е., сблъсъци, водещи до коагулация) за единица време.

ако # 945; = 0, не коагулация случи, золът е стабилен за агрегация.

ако # 945; = 1, там е бърз коагулация, т.е. всеки сблъсък на частиците ги кара да се държим заедно.

Когато 0 < # 945; <1, тогава е бавен коагулация, т.е. само някои удари между частиците да доведат до тяхното залепване.

Това частиците се слепват в лицето, а не разпръснати като еластични топки, трябва да се преодолее потенциалната бариера на коагулация # 8710; UK. Следователно, коагулация ще се случи само в случая, когато колоидни частици ще имат кинетична енергия, достатъчна за преодоляване на тази бариера. Това може да се постигне чрез добавяне към зол-коагулант електролита.