 |
Зависимость коагуляции от величины заряда иона электролита
|
|
|
|
Коагулирующее действие электролитов зависит от величины заряда иона, который противоположен заряду коллоидной частицы.
С наибольшей скоростью коагулируют электронейтральные частицы. Такое состояние частицы, заряженной до начала коагуляции, например положительно, станет возможным в том случае, если все противоионы диффузного слоя, заряженные отрицательно, будут перемещены в адсорбционный слой.
Чем выше окажется концентрация добавленного электролита, тем сильнее будет сжат диффузионный слой, тем меньше станет ζ -потенциал и быстрее пойдёт коагуляция.
А - до начала коагуляции гранула заряжена положительно;
Б - гранула стала электронейтральной, коагуляция протекает с максимальной скоростью.
При достаточной концентрации электролита практически все её противоионы окажутся в адсорбционном слое, заряд частицы снизится до нуля. Отсутствие диффузного слоя обусловит значительное понижение давления расклинивания и коагуляция пойдёт с максимальной скоростью.
Коагулирующее действие ионов резко возрастает с увеличением числа их зарядов в прогрессии, которую грубо принимают за соотношение шестых степеней числа зарядов ионов: 1: 26: 36 и т.д.
В действительности из-за влияния ряда факторов это соотношение оказывается меньшим.
Из данных приведённых ниже таблицах следует, что коагулирующая способность двухзарядных ионов в десятки раз, а трёхзарядных ионов - в сотни раз выше, чем у однозарядных ионов.
Положительные ионы:
Cs+ > Rb+ > K+ > Na+ > Li+
Ba2+ > Sr2+ > Ca2+ > Mg2+
Отрицательные ионы:
Cl- > Br- > NO3- > I- > CNS-
Механизм коагулирующего действия электролитов
|
|
|
В механизме коагулирующего действия электролитов можно выделить три фактора.
Сжатие диффузионного слоя.
Чем больше заряд коагулирующих ионов, тем сильнее они сжимают диффузный слой противоионов.
Адсорбция ионов на коллоидной частице.
На коллоидной частице протекает избирательная адсорбция тех ионов добавленного электролита, которые имеют заряд, противоположный грануле.
Чем выше заряд ионов, тем интенсивнее они адсорбируются. Происходящее в адсорбированном слое накопление ионов, заряженных противоположно частице, сопровождается соответственным уменьшением ζ-потенциала и, следовательно, диффузного слоя. А это, в свою очередь, повышает скорость коагуляции.
Процесс ионообменной адсорбции.
Помимо сжатия диффузного слоя и адсорбции ионов, при коагуляции золей электролитами происходит процесс ионообменной адсорбции, при котором противоионы адсорбционного слоя обмениваются на одноимённо заряженные ионы добавленного электролита.
Если заряд последнего выше, чем у противоионов, то такая замена приводит к значительному понижению ζ-потенциала.
Таким образом, все три процесса, уменьшающие заряд гранулы и влияющие на коагуляцию, протекают тем эффективнее, чем выше заряд коагулирующего иона.
Это частично позволяет объяснить разницу в коагулирующем действии ионов с различными величинами зарядов.
Основная причина коагуляции частиц заключается в понижении расклинивающего давления до такого уровня, что оно перестаёт препятствовать объединению частиц.
Смена полярности коллоидных частиц
При значительном увеличении концентрации добавленных многозарядных ионов они могут адсорбироваться на коллоидных частицах в таком большом количестве, что гранулы могут не только стать электронейтральными, но и, вообще, поменять свою полярность.
|
|
|
При этом гранулы приобретают знак заряда избыточно адсорбированных ионов добавленного электролита и снова становятся устойчивыми коллоидными частицами.
Так, например, при добавлении к золю платины небольшого количества хлорного железа FeCl3 наблюдается понижение отрицательного заряда коллоидных частиц платины и их коагуляция.
Увеличение количества этого электролита приводит к смене полярности частиц платины, которые приобретают положительный заряд.
Ещё большие количества FeCl3 будут вновь оказывать коагулирующее действие.
Такое чередование состояний электронейтральности и заряженности частиц называют чередованием зон коагуляции или явлением неправильных рядов. Оно наблюдается не у всех золей и не со всеми электролитами.
|
|
|
