Устойчивость коллоидных систем

Наличие у коллоидных частиц одноименных электрических зарядов вызывает их взаимное отталкивание и тем самым препятствует объединению коллоидных частиц и росту кристаллов. Способность коллоидной системы сохранять первоначальную дисперсность называется агрегативной устойчивостью.

Агрегативная устойчивость обусловлена наличием в системе ионного стабилизатора – электролита, взятого в избытке при получении коллоидного раствора. Адсорбция ионов стабилизатора приводит к появлению на коллоидных частицах зарядов одного знака, препятствующих слипанию частиц при их столкновении. Наличие гидратных оболочек у частиц дисперсной фазы также повышает агрегативную устойчивость.

Уменьшение абсолютной величины заряда коллоидных частиц приведет к потере агрегативной устойчивости и при столкновениях частицы будут слипаться и укрупняться. Такой процесс называется коагуляцией.

Укрупнение частиц в результате коагуляции приводит к нарушению седиментационной устойчивости – способности системы противостоять силе тяжести. Достигнув определенной величины, коллоидные частицы уже не способны удерживаться во взвешенном состоянии и оседают под действием силы тяжести. Этот процесс называется седиментацией.

Коагуляция, может быть вызвана самыми разнообразными причинами и, прежде всего, добавкой электролита. При этом существует ряд общих правил:

1. Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот ион, который имеет заряд, противоположный заряду коллоидной частицы. Он называется ионом-коагулятором.

2. Минимальная концентрация электролита, вызывающая коагуляцию золя, называется порогом коагуляции :

,

где — молярная концентрация электролита, моль/л;

^- объем электролита, л;

- объем золя, л.

3. Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующей способностью :

.

Коагулирующая способность иона тем больше, чем выше его заряд. Эмпирически установлено, что порог коагуляции обратно пропорционален шестой степени заряда иона - коагулятора (правило Шульце-Гарди):

.

Значения порогов коагуляции для одно-, двух- и трехзарядных ионов относятся как числа 729 : 11 : 1.