39. Дисперсная система. Их классификация. Мицелла.

Дисперсная система- гетерогенная система, состоящая из мелко раздробленных частиц(дисперсная фаза), равномерно распределенная в объеме другой однородной фазы () в дисперсионной среде).

Дисперсные системы классифицируются по

размерам частиц (микрогетерогенные- размер частиц 10^-6 – 10 ^-4-суспензия, эмульсия

ультрамикрогетерогенные - 10^-9 – 10 ^-6 –коллоидные растворы

молекулярнодисперсные - 10^-10 – 10 ^-9 –растворы низкомолекулярных веществ

агрегатному состоянию: газ, жидкость, твердое

по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсной средой:

лиофобные системы (золи, суспензии)- слабое взаим.

лиофильные системы (коллоидные растворы)-сильное взаимодействие

Мицелла заряжена нейтрально.

Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентирования полярных молекул на границе фаз. Ионы, непосредственно связанные с поверхностью называются потенциалопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами.

Правила Панета – Фаянса - на поверхности твёрдого вещества преимущественно адсорбируются ионы, которые могут достраивать кристаллическую решётку твердой частицы.

40. Коагуляция коллоидных растворов. Механизм коагуляции: нейтрализационная и концентрационная коагуляция. Порог коагуляции, коагулирующее действие, правило Шульце-Гарди. Коагуляция в присутствии флокулянтов.

Коллоидные растворы термодинамически неустойчивы и под действием внешних факторов или самопроизвольно способны разрушаться. Процесс называется коагуляцией – процесс слипания коллоидных частиц с образованием более крупных агрегатов. В результате коагуляции укрупненные частицы дисперсной системы легко сидементируют (осаждаются). Причиной коагуляции могут быть различные факторы: добавление растворов электролитов, концентрирование коллоидных растворов, воздействие электромагнитных полей, ультразвука, радиации. Явление коагуляции лежит в основе многих патологических процессов, протекающих в живых организмах. В живых системах наибольшее значение имеет коагуляция под действием растворов электролитов. Коагуляцию может вызвать любой электролит, но для каждого электролита существует своя минимальная концентрация, которая вызывает коагуляцию. Данная концентрация называется порогом коагуляции – это минимальное количество электролита, которое надо добавить к коллоидному раствору чтобы вызвать заметную коагуляцию – помутнение раствора, изменение окраски. Порог коагуляции можно рассчитать по формуле:

Спк = СэлVэл/Vкр+Vэл

Сэл – концентрация электролита, Vкр,Vэл – смешиваемые объемы растворов электролита и коллоидного раствора. Величину, обратную порогу коагуляции называют коагулирующим действием ί.

ί = 1/Спк

Коагулирующее действие электролитов на коллоидные растворы подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагуляцию коллоидных растворов вызывают любые ионы, имеющие знак заряда противоположный заряду гранул. Коагулирующее действие ионов тем сильнее чем больше заряд иона-коагулянта. Коагулирующее действие иона-коагулянта прямо пропорционально его заряду в 6 степени (ί = f(z⁶)). Например коагуляция золя AgJ с потенциал определяющими ионами J- может быть вызвана положительно заряженными катионами при этом коагулирующее действие для катионов: ί (Na+) : ί (Ca2+) : ί (Al3+) = 1:64:729

Коагулирующее действие электролитов следует учитывать при введении растворов солей в живые системы (NaCI нельзя заменить MgSO4, т к его коагулирующее действие больше чем хлорида натрия)

Механизм коагуляции: коагуляция может происходить 2 путями:

1)за счет понижения заряда поверхности ядра, т е за счёт понижения межфазового потенциала фи.

2)за счет понижения толщины ионных атмосфер мицелл при неизменном потенциале фи.

В связи с этим выделяют 2 вида коагуляции: нейтрализационная и концентрационная.

Нейтрализационная коагуляция наступает под действием электролита, который химически взаимодействует с потенциал определяющими ионами (например переводя их в осадок) и тем самым понижается поверхностный заряд ядра.

Если к положительно заряженному золю AgJ добавить раствор K2S. То наступает коагуляция данной дисперсной системы вследствие образования малорастворимого Ag2S

{mAgJ*nAg⁺*(n-x)NO₃^-}^x+*xNO₃ => (+K₂S) Ag₂S↓ + AgJ↓ + KNO₃

Переводя потенциал определяющие ионы в осадок Ag₂S гранула лишается своего заряда что приводит к агрегации коллоидных частиц.

Концентрационная коагуляция наступает при введении электролита, который химически не взаимодействует с потенциал определяющими ионами и таким образом заряд гранул не изменяется, в этом случае коагулирующее действие проявляют те ионы, которые являются противоионами по отношению к заряду гранулы. Эти ионы снимают ионную сферу мицеллы коллоидной частицы, заставляя ей проникать в ионы атмосферы ядра. Таким образом, гранулы приобретают нейтральный заряд, что приводит к агрегации коллоидных частиц.

{mAgJ*nAg⁺*(n-x)NO₃^-}^x+*xNO₃ + zNO₃^- => {mAgJ*n Ag⁺ * nNO₃^-}⁰ + zNO₃^-

Коагуляция в присутствии флокулянтов. Коагуляция – агрегирование частиц дисперсной фазы в лиофобных золях или суспензиях под действием небольших количеств высокомолекулярных соединений. В качестве флокулянта наиболее часто применяют полиакриламин или его производные

Гидрализованный полиакриламин в аммонийной форме. М может достигать 1-2*10^-6 млн г/моль. Макромолекула флокулянта имеет огромное число отрицательно заряженных участков которые вступают в химические взаимодействия с положительно заряженными гранулами коллоидных частиц, сорбируют их, образуя тяжелые хлопья флокулянта коллоидных частиц, которые под силой тяжести осаждаются. Применяют в практике питьевого оснабжения.