Коагуляция и её факторы

Коагуляция представляет собой процесс укрупнения коллоидных частиц в золях путей их слипания, происходящий под влиянием внешних воздействий.

В процессе коагуляции различают две стадии:

а) скрытую коагуляцию, когда непосредственно, невооружённый взглядом ещё нельзя наблюдать каких-либо внешних признаков происходящих изменений в золе, а можно лишь констатировать начавшийся процесс укрупнения частиц, например, при помощи ультрамикроскопа;

б) явную коагуляцию, когда о коагуляции можно судить уже и невооружённым глазом: по изменению цвета, по помутнению и усилению опалесценции и по выпадению осадка или образованию геля.

Факторы коагуляции золей весьма разнообразны. Коагуляция лиофобных коллоидных растворов наступает под влиянием повышения температуры, действия света, высокочастотных колебаний в ультразвуковом поле, встряхивания, перемешивания некоторых других причин, по наиболее важным факторам коагуляции таких, систем является действие электролитов.

Коагуляция лиофобных золей элетролитами

Наименьшая концентрация электролита, вызывающая коагуляцию за определённый короткий промежуток времени, называется порогом коагуляции.

Коагулирующая способность солей определяется ирном, имеющим знак заряда, противоположный знаку заряда коллоидной частицы и порог коагуляции очень быстро падает с увеличением валентности иона (правило Шульце-Гарди).

У ионов одинаковой валентности порог коагуляции снижается с увеличением объёма ионов. Пороги коагуляции ионов щелочных металлов, имеющих общий анион, располагается в следующий ряд:

Li⁺ > Na⁺ > K⁺ > Rb⁺ > Cs⁺

Этот ряд известен как лиотропный ряд.

Явление неправильных рядов. Ионы трёх- и четырёхвалентных металлов Fe⁺⁺⁺, Al⁺⁺⁺, Th⁺⁺⁺, а также ионы H⁺ и OH^- при добавлении их к золю во все возрастающих концентрациях ведут себя совершенно особым образом: сначала по достижении порога коагуляции, они, как и все ионы, вызывает коагуляцию золя, но затем при дальнейшем увеличении концентрации, наоборот, возрастает устойчивость золя и коагуляция отсутствует) («зона устойчивости»); наконец, при ещё более высоких концентрациях вновь наступает коагуляция («вторая зона коагуляции»). Такое чередование коагуляции с её отсутствием и получило наименование «неправильных рядов». Это явление хорошо иллюстрируется рис. 4 и связано с перезарядкой коллоидных частиц, вызываемой высоковалентными ионами.

Коагуляция смесью электролитов

Рис. 4. Изменение -потенциала и зоны устойчивости в случае неправильных рядов коагуляции.

Коагулирующая способность смесей электролитов, из которых каждый вызывает коагуляции золя при определённой концентрации не всегда аддитивна. В сравнительно редких случаях каждый электролит действует соответственно своей коагулирующей способности, и их действие суммируется, т.е. наблюдается аддитивность коагулирующего действия.

Чаще же наблюдается снижение коагулирующей способности активности одного электролита другим. Подобное взаимодействие называют антагонизмом ионов. Явление сенсибилизации – явление, обратное антогонизму, когда коагулирующее действие каждого из ионов-коагуляторов в присутствии другого иона-коагулятора в смеси повышается.

Опыт № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОРОГА КОАГУЛЯЦИИ ЗОЛЯ ОКСОГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА НЕЙТРАЛЬНЫМИ СОЛЯМИ.

Работа проводится с золем оксогидроксида железа, полученным вышеописанным методом. Порог коагуляции определяется при добавлении к золю раствора K₂SO₄ с концентрацией 0,05 моль экв/л.

B пять чистых пробирок наливают из бюретки по 4 мл испытуемого золя, раствор соли K₂SO₄ разбавляют дистиллированной водой в отношении 1:5; 1:10; 1:15; 1:20; 1:25 и в каждую из пробирок с золем добавляет по 1 мл раствора различной концентрации.

После прибавления раствора соли K₂SO₄ пробирки несколько раз встряхивают.

Пробирки группируют по добавленной соли, располагая их в штативе в ряд от низкой концентрации к высокой. Отмечают пробирки, в которых наступила коагуляция.

Затем готовят вторую серию из пяти разбавлений соли так, чтобы концентрация растворов находилась между двумя значениями концентраций, где произошла коагуляция и где она не наступила. Вторично замечают пробирку с наименьшим количеством соли, где наступила явная коагуляция.

Результаты наблюдения коагуляции записывают в таблицу. Наличие коагуляции отмечают знаком +, отсутствие коагуляции знаком –, например:

Таблица 2

Соль	Первая серия разбавлений
	1:25	1:20		1:15		1:10		1:5
K2SO4	-	-		+		+		+
Соль	Вторая серия разбавлений
	1:14		1:13		1:12		1:1
K2SO4	-		+		+		+

Вычисление порога коагуляции производится, исходя из значения начальной концентрации раствора соли при смешении его с золем. Так, например, если начальная концентрация раствора составляет 0,05 моль экв/л, порог коагуляции отвечает разбавлению 1:18 и при смешании с золем раствор соли разбавляется в отношении 1:4, то порог коагуляции равен: