19.4 Електрокінетичний потенціал

Велектричному полі, наприклад під час електрофорезу, гранула разом з частиною протиіонів рухається до одного з електродів, а інші протиіони переміщуються до другого електроду. Місце розриву міцели під час переміщення часточок називають межею ковзання. На рис. 19.3 межа ковзання позначена лінієюАВ. Потенціал, що відповідає межі ковзання, носить назву –електрокінетичний потенціал –(дзета-потенціал). Звичайно межа ковзання не збігається з границею між адсорбційним та дифузним шарами. Це пов’язано з тим, що розташування межі ковзання визначається не тільки дією електричних та адсорбційних сил, а й гідродинамічними властивостями розчину навколо міцели. Тобто під час свого руху гранула захоплює якусь частину дифузного шару – середовища, в якому міститься надлишок протиіонів. Дзета-потенціал – це найважливіша характеристика ПЕШ; його величина зумовлює швидкість руху часточок золю, його стабільність і т.д.

Рисунок 19.3 – Будова ПЕШ біля поверхні часточок ліофобних золів

Лекція № 20. Коагуляція і стабілізація ліофобних золів

План лекції

1. Явище коагуляції золів.

2. Правила електролітної коагуляції.

3. Захист золів від коагуляції. Сенсибілізація.

4. Пептизація.

Рекомендована література: [1]С.109-112,[2]С.92-93,[3]С.512-516,[4]С.134-138,[5]С.60-64.

20.1 Явище коагуляції золів

Дисперсні системи мають велику питому поверхню поділу, а значить і значну поверхневу енергію. Згідно законам термодинаміки вони повинні бути нестійкими. Деякі колоїдні системи існують лише секунди після їх утворення, але значна кількість золів можуть зберігатися в стабільному стані роками. Дослідження процесів, що призводять до руйнації золів є однією з найважливіших задач колоїдної хімії.

Коагуляцією називають процес злипання часточок золю з утворенням відносно крупних агрегатів. Унаслідок коагуляції система втрачає стабільність: часточки золю досягають відносно великих розмірів і починають осідати. Фактично коагуляція це самочинний процес руйнації золів. Будь-яка зовнішня дія (нагрівання, збовтування, діаліз тощо) може викликати коагуляцію золів. Момент початку коагуляції визначають за зміною забарвлення золю або появі в ньому каламуті. Золь втрачає прозорість, коли розміри часточок стають більшими за довжину хвиль видимого світла.

20.2 Правила електролітної коагуляції

Більшість золів здатна протидіяти коагуляції. Зближенню часточок на необхідну для їх злипання відстань запобігає електростатичне відштовхування ПЕШ міцел, дифузійні шари яких мають однаковий заряд. Відповідно теорії ДЛФО сили електростатичного відштовхування виникають лише під час перекриття іонних атмосфер (дифузійних шарів ПЕШ) двох колоїдних часточок (рис.20.1).

Рисунок 20.1 – Перекривання дифузійних шарів колоїдних часточок

Чим більша товщина дифузійної шару та більші значення -потенціалу, тим вища стабільність системи. При доданні до золю електроліту в середовище поступає значна кількість вільних іонів. Товщина дифузних шарів поступово зменшується, і починається коагуляція золю. Критерієм стабільності золів є-потенціал. При0,03В товщина дифузного шару практично дорівнює нулю: всіпротиіони при цьому розміщуються в адсорбційному шарі, що призводить до миттєвої коагуляції системи.

Дослідним шляхом визначені основні правила електролітної коагуляції:

– коагуляцію спричиняє іон з зарядом, протилежним заряду гранули;

–для початку коагуляції необхідно, щоб концентрація електроліту (ммоль/л) перевищила мінімальну величину, яку називають порогом коагуляції;

– коагулююча здатність іонів посилюється при збільшенні їх зарядів.

Коагулююча здатність іонів – р, як величина зворотна порогу коагуляції, дає таке співвідношення для іонів з різними зарядами:

р_1: р_2: р_3 = 1:64:729

Співвідношення порогів коагуляції одно-, дво- і тризарядних іонів відомо як правило Шульце-Гарді:

_1: _2: _3 = 1 : (1/2)⁶ : (1/3)⁶ = 1:0,016:0,0015.

Труднощі під час одержання золів з однаковими характеристиками і недотримання однакових умов при визначенні порогів коагуляції часто не дає можливості одержати вказані вище співвідношення.

Досліди показали, що коагулююча здатність іонів з однаковими зарядами посилюється при збільшенні радіусів іонів. За цією ознакою іони розташовують у так звані ліотропними ряди. Ліотропні ряди однозарядних катіонів і аніонів мають такий вигляд:

Li⁺  Na⁺  K⁺  NН₄⁺  Rb⁺  Cs⁺  Ag⁺;

СН₃СООН^–  Сl^-  Br^-  NO₃^-  J^-  CNS^-.