Действие электролитов на коагуляцию

Установлен ряд эмпирических закономерностей воздействия электролитов, которые известны под названием правил коагуляции:

1. Любые электролиты могут вызвать коагуляцию, однако заметное воздействие они оказывают при достижении определенной концентрации.

Порог коагуляции – минимальная концентрация электролита, вызывающая коагуляцию (g, моль/л; иногда С_к).

Порог коагуляции определяют по помутнению, изменению окраски или по началу выделения дисперсной фазы в осадок.

2. Правило Шульце-Гарди (правило значности, эмпирическое):

Коагулирующим действием обладает тот ион электролита, который имеет заряд, противоположный заряду потенциалопределяющих ионов мицеллы (гранулы), причем, коагулирующее действие тем сильнее, чем выше заряд.

где К – коагулирующая способность (примем ее за единицу).

По правилу Шульца – Гарди значение порогов коагуляции для противоионов с зарядами 1, 2 и 3 соотносятся как 1:1/20:1/500, т.е. чем выше заряд, тем меньше требуется электролита, чтобы вызвать коагуляцию.

Например, коагулируем золь сульфида мышьяка (As₂S₃): или Fe(OH)₂

 

(As₂S₃) Fe(OH)₂

NaCl (Na⁺) g=5 моль/л KBr (Br^-) g=12,5

MgCl₂ (Mg²⁺) g=0,72 K₂SO₄ (SO₄^2-) g=0,205

AlCl₃ (Al³⁺) g=0,092

 

Правило Шульце – Гарди имеет приближенный характер и описывает действие ионов лишь неорганических соединений.

 

3. В ряду органических ионов коагулирующее действие возрастает с повышением адсорбционной способности.

4. В ряду неорганических ионов одинаковой зарядности их коагулирующая активность возрастает с уменьшением гидратации.

Лиотропные ряды или ряды Гофмейстера – это порядок расположения ионов по их способности гидратироваться (связывать воду).

Слово ''лиотропный'' значит ''стремящийся к жидкости'' (более подходящий термин для случая водных сред – гидротропный).

возрастание коагулирующей активности

Li⁺; Na⁺; K⁺; Rb⁺; Cs⁺

возрастание степени гидратации

Теплота гидратации: 140 117 93 86 (ккал/г-ион)

 

5. Очень часто началу коагуляции соответствует снижение дзета-потенциала до критического значения (около 0,03 В).

 

6. В осадках, получаемых при коагуляции электролитами, всегда присутствуют ионы, вызывающие ее.

 

Совместное действие электролитов

При коагуляции

Смеси электролитов при коагуляции золей редко действует независимо. Наблюдаемые при этом явления можно свести к трем следующим: аддитивность, антагонизм и синергизм электролитов. Указанные явления при использовании смесей электролитов приведены на рис.5.2.

Зависимость 1 – характеризует аддитивное действие электролитов. Коагулирующее действие в смеси определяют по правилу простого сложения:

KCl+KNO₃; NaCl+KCl

Кривая 2 – антагонизм электролитов – содержание каждого электролита в смеси превышает его собственную пороговую концентрацию

Al(NO₃)₃+K₂SO₄; Ti(NO₃)₄+Na₂SO₄

Синергизм действия электролитов демонстрирует кривая 3. Усиливается действие каждого из электролитов – для коагуляции их требуется меньше в смеси, чем каждого по отдельности.

LiCl+CaCl₂ действуют на гидрозоль H₂S

		g1		с1

 

 

Рис. 5.2. Совместное действие электролитов при

коагуляции.