- •Министерство образования и науки рф
- •Предмет коллоидной химии
- •Глава I.Дисперсные системы:
- •1.1 Основные свойства дисперсных систем
- •1.2 Классификация дисперсных систем
- •Классификация по степени дисперсности
- •Классификация по агрегатному состоянию
- •Классификация по структурно-механическим свойствам
- •Раздел II. Поверхностные явления. Адсорбция
- •2.1 Классификация поверхностных явлений
- •Классификация поверхностных явлений
- •2.2 Поверхностное явление – адсорбция
- •2.2.1 Основные понятия и определения
- •2.2.2 Адсорбция на границе жидкость-газ
- •2.2.3. Адсорбция на твердом адсорбенте
- •2.3 Адгезия и смачивание
- •Раздел III. Электрические свойства дисперсных
- •3.1 Возникновение электрического заряда
- •3.2 Современные представления о строении
- •3.3Строение мицеллы гидрофобного золя
- •3.4. Факторы, влияющие на электрокинетический потенциал
- •3.4.1 Влияние температуры
- •3.4.2 Влияние электролитов
- •3.4.3 Влияние рН среды
- •3.4.4 Влияние природы дисперсионной среды
- •3.5 Электрокинетические явления
- •3.5.1 Электрофорез
- •3.5.2 Потенциал седиментации
- •3.5.3 Электроосмос
- •3.5.4 Потенциал течения
- •Раздел IV. Устойчивость и нарушение устойчивости лиофобных золей
- •4.1. Седиментационная устойчивость
- •4.2 Агрегативная устойчивость и коагуляция
- •4.2.1 Теория устойчивости гидрофобных золей длфо
- •4.2.2 Факторы, определяющие агрегативную устойчивость
- •4.3. Коагуляция гидрофобных дисперсных систем
- •4.3.1 Коагуляция золей электролитами
- •Явление неправильных рядов
- •4.3.2 Кинетика коагуляции
- •Теория быстрой коагуляции Смолуховского
- •Константа скорости медленной коагуляции
- •Раздел V. Оптические свойства дисперсных систем
- •5.1. Рассеяние света
- •Теория светорассеяния Рэлея
- •5.2. Поглощение света и окраска золей
- •5.3. Оптические методы исследования коллоидных растворов
- •Раздел VI. Молекулярно-кинетические свойства
- •6.1. Броуновское движение
- •6.2. Диффузия
- •6.3. Осмос
- •Раздел VII. Виды дисперсных систем
- •7.1. Растворы высокомолекулярных соединений (вмс)
- •7.1.1. Классификация вмс
- •7.1.2. Особенности строения полимеров
- •7.1.3. Набухание вмс
- •Термодинамика набухания
- •Кинетика набухания
- •Факторы, влияющие на набухание
- •7.1.4. Свойства растворов вмс
- •7.2. Коллоидные пав. Мицеллообразование в растворах пав
- •Применение коллоидных пав
- •7.3. Эмульсии
- •7.3.1. Классификация эмульсий
- •7.3.2. Методы получения эмульсий
- •7.3.3. Устойчивость эмульсий
- •Типы эмульгаторов
- •7.3.4. Применение эмульсий
- •7.4. Пены
- •7.4.1. Основные характеристики и классификация пен
- •7.4.2. Устойчивость пен
- •7.4.3. Методы разрушения пен
- •7.4.4. Практическое применение пен
- •7.5. Золи и суспензии
- •7.6. Порошки
- •7.6.1. Основные свойства и устойчивость порошков
- •7.6.2. Практическое применение порошков
- •Раздел VIII. Структурообразование в дисперсных системах
- •8.1. Типы структур в дисперсных системах
- •8.2. Особенности структурообразования в растворах вмс. Студни и студнеобразование
Явление неправильных рядов
Наблюдается при коагуляции золей электролитами, вызывающих нейтрализацию заряда ядра и перезарядку золя. Данное явление заключается в том, что при добавлении таких электролитов золь сначала остается устойчивым, а затем в определенном интервале концентраций электролита происходит коагуляция. При дальнейшем введении электролита золь снова становится устойчивым и, наконец, при определенной концентрации электролита снова наступает уже окончательная коагуляция золя.
Например, если к золю гидроксида железа
небольшими порциями добавлять КОН, то ионы ОН–нейтрализуют потенциалопределяющие ионыFe3+, что приводит к снижению φ0и-потенциала. Зависимость-потенциала от концентрации КОН представлена на рис. После достижения изоэлектрической точки (= 0) происходит перезарядка золя (потенциалопределяющими становятся ионы ОН–), при этом потенциал ядра и-потенциал возрастают с обратным знаком (рис. 43).
Потенциал ядра и ς-потенциал увеличиваются до момента достижения предельной адсорбции ионов ОН–на поверхностиFe(OH)3. Затем адсорбция потенциалопределяющих ионов прекращается, потенциал ядра перестает зависеть от концентрации ионов ОН–. Дальнейшее добавление КОН приводит к увеличению концентрации индифферентных ионов К+, являющихся противоионами. В результате ДЭС сжимается и-потенциал уменьшается до нуля.
Сопоставим зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита с графиком =f(СКОН) (рис.). Из рис. видно, что при ς > 30 мВ золь устойчив и скорость коагуляции равна нулю. Приидет медленная коагуляция. Скорость коагуляции возрастает с увеличением концентрации КОН. Когда= 0 скорость коагуляции максимальна.
После перезарядки коагуляция золя продолжается до тех пор, пока -потенциал больше –30 мВ. При этом скорость коагуляции уменьшается. Дальнейшее добавление электролита вызывает увеличение-потенциала, и когдастанет меньше –30 мВ коагуляция прекратится и золь приобретет устойчивость. После достижения предельной адсорбции происходит сжатие ДЭС и снижение ς-потенциала. При> –30 мВ золь начинает коагулировать. Скорость коагуляции увеличивается и достигает максимума в изоэлектрической точке.
4.3.2 Кинетика коагуляции
Для начала коагуляции необходимо, чтобы частицы преодолели энергетический барьер ΔUки попали в первый минимум. Для этого необходимо уменьшить силы отталкивания, т.е. снизить ς-потенциал, например, за счет введения электролита. Если скорость коагуляции зависит от концентрации электролита, то идет медленная коагуляция. Потенциальный барьер исчезает при пороговой концентрации электролита. После этого скорость коагуляции не зависит от концентрации электролита, т.е. идет быстрая коагуляция.
Процесс коагуляции включает две последовательные стадии:
диффузия (сближение частиц);
агрегирование (укрупнение частиц).
При быстрой коагуляции каждое столкновение частиц приводит к их слипанию, поэтому скорость быстрой коагуляции определяется только диффузионной стадией. При медленной коагуляции к слипанию частиц приводят не все соударения. Скорость медленной коагуляции зависит как от диффузии частиц, так и от их взаимодействия.