Правила коагуляции электролитами

Коагуляция наблюдается при добавлении некоторого количества любого электролита, химически не реагирующего с дисперсной фазой системы. Наблюдениями Г.Шульце было установлено, что коагуляцию вызывает один из ионов электролита. Этот ион называют ионом-коагулятором. Причём, коагулирующая способность иона возрастает с увеличением заряда иона в геометрической прогрессии при соотношении 1:100:1000 (правило значности или правило Шульце). Ландау, Дерягиным установлено, что коагулирующая способность изменяется в соответствии 6-ой степени заряда ионов: 1⁶:2⁶:3⁶ = 1:64:729.

Позже М.Гарди выявил, что заряд коагулирующего иона всегда противоположен заряду гранулы мицеллы (правило Гарди). Следовательно, отрицательная гранула коагулирует под влиянием положительно заряженных ионов, а положительно заряженная гранула – под действием анионов добавляемого электролита.

Закономерности, найденные Шульце и Гарди объединены в одно правило (правило Шульце-Гарди): коагулирующим действием обладает тот ион электролита, заряд которого противоположен заряду гранулы и коагулирующее действие тем сильнее, чем выше заряд иона-коагулятора.

Для характеристики и сравнения различных электролитов используется понятие «порог коагуляции» − это минимальная концентрация добавляемого электролита, при которой начинается (наблюдается) коагуляция:

, моль/л.

Порог коагуляции зависит от ряда условий: от момента фиксирования после добавления электролита; от метода наблюдения; от концентрации исследуемого раствора и добавляемого электролита. Порог коагуляции определяют путем измерения светорассеяния или титрованием коллоидного раствора электролитом до начала явной коагуляции.

Величина, обратная порогу коагуляции называют коагулирующей способностью: . Она выражает объем золя, скоагулированного под действием 1 ммоль иона-коагулятора. Чем выше коагулирующая способность, тем меньше электролита для вызова коагуляции.

Коагулирующая способность зависит от атомной массы и заряда, т.е. плотности заряда иона. С увеличением атомной массы плотность заряда уменьшается, ионы становятся менее поляризованными. В результате утоньшается их сольватная оболочка. Поэтому большие ионы легче проникают в адсорбционный слой мицеллы и нейтрализуют заряд частицы, вызывая коагуляцию золя. Например, для золя иодида серебра состава {mAgI, nI⁻(n−x)K⁺}xK⁺ индифферентными электролитами являются KNO₃, NaNO₃, Ca(NO₃)₂, Al(NO₃)₃, Th(NO₃)₄ , а ионами-коагуляторами ионы K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Th⁴⁺ . Коагулирующая способность ионов возрастает в ряду: Li⁺ < Na⁺ < K⁺ < Rb⁺ < Cs⁺ или Na⁺ < Ca²⁺ < Al³⁺ < Th⁴⁺. Чем меньше гидратация (сольватация) катиона, тем меньше порог коагуляции, т.е. сильнее коагулирующее действие. Гидратная оболочка увеличивает размер иона и препятствует проникновению иона в адсорбционный слой. Коагулирующая способность органических соединений возрастает в соответствии правила Траубе.