Агрегативная устойчивость - способность дисперсной системы сохранять неизменной во времени степень дисперсности, т.е.размер частиц и их индивидуальность.
Агрегативная устойчивость обусловлена наличием у частиц дисперсной фазы электрического заряда и сольватной оболочки.
По влиянию добавок электролитов на устойчивость коллоидные системы можно разделить на два класса лиофобные и лиофильные системы.
В лиофобных системах при добавлении электролитов резко увеличивается скорость коагуляции. После перехода через некоторый предел — критическую концентрацию — скорость коагуляции достигает предельного значения, характеризующего так называемую быструю коагуляцию.
Лиофильные коллоидные системы коагулируют, если концентрация прибавляемого электролита весьма велика
Способность дисперсных систем сохранять определенное распределение частиц по объему дисперсионной среды называется седиментационной устойчивостью.
Седиментационная устойчивость коллоидных систем зависит от размеров их частиц чем меньше размер частиц, тем более устойчив коллоидный раствор.
Явление коагуляции коллоидных систем. Две стадии коагуляции: скрытая и явная коагуляции. Факторы, вызывающие коагуляцию
Коагуляция - процесс слипания частиц с образованием крупных агрегатов. В результате коагуляции система теряет седиментационную устойчивость. Коагуляция самопроизвольный процесс, так как она приводит к уменьшению межфазной поверхности и, следовательно, к уменьшению свободной поверхностной энергии.
Факторы коагуляции: Коагуляция возникает под действием разнообразных внешних воздействий. К ним относятся: изменение температуры; действие электрического и электромагнитного полей; действие видимого света; облучение элементарными частицами; механическое воздействие; добавление электролитов и др.
|
|
Процесс коагуляции имеет две стадии: скрытую и явную.
На скрытой стадии происходит формирование коллоидного раствора гидроксидов и образование микрохлопьев.
А затем на явной стадии процесса образуются крупные хлопья размером 1—3 мм, которые, обладая высокой сорбционной способностью, могут дополнительно извлекать примеси из воды.
Коагуляция коллоидных систем электролитами, порог коагуляции. Правило Шульце-Гарди. Определение порога коагуляции в рамках теории Б.В. Дерягина и Л.Д. Ландау. Сенсибилизация. Коагуляция смесями электролитов.
Коагуляция электролитами происходит при сравнительно невысокой концентрации добавляемого электролита. Коагуляцию вызывают все электролиты, так как при введении их в коллоидную систему происходит сжатие диффузного слоя, снижение ζ-потенциала, что приводит к разрушению коллоидной системы. Минимальная концентрация электролита, вызывающая за данный промежуток времени определённый видимый эффект коагуляции, называется порогом коагуляции (γ) или критической концентрацией. Эта величина служит сравнительным критерием агрегативной устойчивости дисперсной системы. Порог коагуляции принято выражать в ммоль/л.
Коагуляцию вызывает ион противополжного знака заряду коллоидной частицы: для положительных – анион, для отрицательных – катион, вводимого в систему электролита.
Правило Шульце-Гарди
Коагулирующее действие иона тем выше, чем выше его заряд.
|
|
При увеличении заряда иона на единицу, порог концентрации уменьшается на один порядок
Сенсибилизация — явление уменьшения агрегативной устойчивости системы при добавлении к ней ВМС.
По современной теории коагуляции электролитами, разработанной Б.В. Дерягиным и Л.Д. Ландау, порог коагуляции определяется уравнением:
γ = С 
где С – константа, зависящая от числа зарядов катиона и аниона;
k – константа Больцмана;
е – заряд электрона,
Т – температура (в К),
ε – диэлектрическая проницаемость раствора,
А – константа вандерваальсова притяжения;
Z – величина заряда иона.
Если применяется смесь электролитов, то механизм коагуляции осложняется. Происходит смещение адсорбционного равновесия, которое сопровождается перераспределением ионов двойного слоя и изменением порога коагуляции. Наблюдаемые при этом явления можно свести к 3 следующим: антагонизм, синергизм, аддитивность.
1)Аддитивность - коагулирующее действие смеси равно общей сумме коагулирующих эффектов составляющих её электролитов.
2)Антагонизм - действие одного электролита ослабляется при добавлении другого.
3)Синергизм -действие одного электролита усиливается при добавлении другого.
Кинетика коагуляции.
В качестве количественной характеристики коагуляции Зигмонди предложил использовать скорость коагуляции.
Скорость коагуляции V – это изменение концентрации коллоидных частиц в единицу времени при постоянном объёме системы.
V = - 
где
c – концентрация частиц;
t – время.
|
|
Знак «-» стоит потому, что концентрация частиц со временем уменьшается, а скорость всегда положительна.
Степень коагуляции α:
α = 
где
где Z – общее число столкновений частиц в единицу времени;
Zэф – число эффективных столкновений (т.е. столкновений, приводящих к коагуляции) в единицу времени.
-Если α = 0, коагуляция не происходит, золь агрегативно устойчив.
-Если α = 1, происходит быстрая коагуляция, т.е. каждое столкновение частиц приводит к их слипанию.
-Если 0 ‹ α ‹ 1, то идет медленная коагуляция, т.е. только некоторые столкновения частиц приводят к их слипанию.