Порядок изменения частиц при коагуляции

Смолуховским был исследован порядок изменения (последовательность укрупнения) или агрегации частиц при коагуляции. Первичные (одиночные) час-

других системах наблюдается

тицы сталкиваясь, образуют двойные частицы, которые в свою очередь, соприкасаясь друг с другом и одиночными частицами, образуют тройные и четверные частицы и т.др. При этом число одиночных частиц уменьшается, а число частиц каждого следующего порядка сначала увеличивается, а затем уменьшается до нуля вследствие образования более крупных агрега-тов. В результате образуются крупные, рыхлые агрегаты, состоящие из множества мелких час-тиц разного порядка (размера). Данная теория разработана для монодисперсной системы. В отклонение от такого поведения.

Лекция № 6

тема:Устойчивость и коагуляция коллоидных систем

Виды устойчивости гидрофобных золей. Под устойчивостью дисперсной системы понимают сохранение дисперсности, равномерного распределения частиц в дисперсионной среде. Как известно, лиофобные коллоиды ввиду высокой поверхностной энергии, большего поверхностного натяжения и поверхностной активности термодинамически неустойчивы, т.е. для них характерно явление «коагуляции».

Коагуляция ( с лат. «свертывание, затвердевании») представляет собой слипание частиц ДФ и их оседание, т.е. это потеря агрегативной устойчивости системы.

В 1920 г. Н.П.Песков ввёл понятие об агрегативной и седиментационной (кинетической) устойчивости.

Кинетическая устойчивость позволяет системе сохранять равномерное распределение частиц в объеме, т.е. противостоять действию силы тяжести и процессам оседания или всплытия частиц. Основным условием (количественной мерой) этой устойчивости является дисперсность вещества и наличие броуновского движения.

Агрегативная устойчивость – это способность системы противостоять агрегации частиц ДФ. Различают электростатический, адсорбционно-сольватный, гидродинамический и другие факторы агрегативной устойчивости дисперсных систем.

Электростатический фактор обусловлен электростатическими силами отталкивания вследствие наличия двойного электрического слоя. Одноименно заряженные частицы отталкиваются друг от друга, что мешает слипанию и укрупнению частиц. Чем толще диффузный слой (больше дзета-потенциал), тем сильнее взаимоотталкивание частиц.

Адсорбционно-сольватный фактор связан с наличием сольватной оболочки: частицы всегда имеют сольватную (гидратную) оболочку. Эта упругая оболочка препятствует сближению с другими частицами и играет роль амортизатора (буфера).

Гидродинамические факторы снижают скорость агрегации частиц вследствие изменения вязкости среды, плотности ДФ и дисперсионной среды.

В реальных лиофобных системах агрегативная устойчивость в основном определяется электростатическим и адсорбционно-сольватными факторами. Поэтому количественной мерой агрегативной устойчивости является величина дзета-потенциала.

Факторы, вызывающие коагуляцию. Поскольку лиофобные системы обладают избыточной поверхностной энергией, они агрегативно неустойчивы. Процесс укрупнения частиц происходит самопроизвольно, т.к. это приводит к уменьшению удельной поверхности и снижению поверхностной энергии Гиббса.

Коагуляцию вызывают следующими факторами:

− механическим воздействием (встряхивание, перемешивание раствора, увеличение концентрации);

− изменением температуры (повышение температуры приводит к коагуляции лиофильных золей, а понижение – лиофобных золей);

− добавление электролита;

− удалением стабилизирующего электролита (в ходе диализа путём ионного обмена или связывания его ионов в малодиссоциирующее соединение);

− пропусканием электрического тока (электрофорез или электроосмос);

− добавлением другого коллоидного раствора с другими противоионами (нейтрализация).

Наиболее важным фактором является добавление электролита, при котором наблюдается резкое изменение ДЭС и дзета-потенциала.