Коагуляция коллоидных растворов

Коллоидные частицы, имеют сильно развитую поверхность и соответственно обладают избытком свободной поверхностной энергии. Такие системы стремятся к понижению запаса свободной энергии до некоторого минимума.

В коллоидных растворах уменьшение удельной поверхности и свободной энергии достигается в результате укрупнения частиц за счет их слипания. Процесс укрупнения называется коагуляцией коллоидных частиц. Коагуляция протекает в две стадии:

1) Слипание, укрупнение частиц – собственно коагуляция.

2) Выпадение в осадок – седиментация.

Степень коагуляции может быть различной и процесс коагуляции на той ли иной стадии является легко обратимым. Начальная стадия (протекает незаметно для невооруженного глаза) называется скрытой коагуляцией. Явная коагуляция – процесс агрегации частиц может быть обнаружен визуально.

Факторы, вызывающие коагуляцию:

Коагуляцию можно вызвать различными по природе действиями: длительный диализ (отток растворителя), прибавление электролитов и неэлектролитов, действие температуры, лучистая энергия, электрический ток, механическое воздействие (перешивание, встряхивание).

Коллоидная система наиболее стабильна, когда частицы несут электрический заряд. Основные приемы коагуляции заключаются в снятии этих зарядов. Чаще всего для этой цели используют электролиты.

Явная заметная коагуляция наступает, когда концентрация электролита начинает превышать некоторую минимальную величину. Наименьшая концентрация электролита, вызывающая коагуляцию за определенный промежуток времени называется порогом коагуляции золя данным электролитом (ммоль/л).

Коагуляцию вызывает не весь электролит, а один из ионов. Коагулирующий ион определяется по правилу Шульце-Гарди:

1) коагулирующим ионом является ион, противоположный по знаку – заряду потенциалопределяющих ионов.

2) Чем выше заряд коагулирующего иона, тем сильнее выражена его коагулирующая способность и тем меньше порог коагуляции прибавленного электролита.

Коагулирующая способность обратно пропорциональна порогу коагуляции

Кс = 1/γ

Например, коагулирующая способность по отношению к золю AlI₃

ионов K⁺ , Co²⁺ , Al³⁺ будет следующая:

K⁺ : Co²⁺ : Al³⁺ = 1 : 64 : 729

По коагулирующей способности ионы располагаются в лиотропные ряды: