Кинетические и электрические свойства коллоидных растворов. Коагуляция.

Молекулярно- кинетические свойства:

А)Частицы в коллоидных системах, так же как молекулы в истинных растворах, находятся в непре-рывном хаотическом движении. Для коллоидных частиц это движение получило назва-ние броуновское движение.

Б) Следствием движения частиц является самопроизвольный процесс выравнивания их концентра-ций по объему. Этот процесс называется диффузией. Диффузия является макроскопическим прояв-лением теплового движения молекул.

в) Коллоидные растворы, так же как истинные растворы, характеризуются осмотическим давлением (р). Осмотическое давление - это избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия раствори-теля через мембрану.

Г) Седиментация — оседание (или всплывание) частиц в дисперсионной среде под действием гравитационного поля. Фактором, противодействующим седиментации, является диффузия, стремящаяся выравнять концентрации по всему объему. Действие гравитационных сил оказывается преобладающим лишь для более крупных частиц.

Электрические свойства коллоидных растворов или электрокинетические явления обусловлены наличием электрического заряда, как у коллоидных частиц, так и у дисперсионной среды. Это приводит к тому, что при наличии внешней разности электрических потенциалов происходит направленное перемещение заряженных коллоидных частиц и самой дисперсионной среды. В первом случае явление называется электрофорезом, а во втором – электроосмосом. Возможно, также, и самопроизвольное возникновение разности потенциалов в объёме коллоидного раствора в результате частичного оседания более тяжёлых и одноимённо заряженных коллоидных частиц. Возникающий в таких случаях скачок электрического потенциала между придонными и более высокими слоями жидкости называется потенциалом оседания. При течении коллоидных растворов через тонкие капилляры разность потенциалов может возникать и за счёт избирательной сорбции поверхностью капилляров частиц с определённым электрическим зарядом. Это – потенциал течения.

Когуляция (от лат. coagulum –сгусток) – слипание коллоидных частиц с образованием более или менее крупных агрегатов. Коагуляция – проявление термодинамической неустойчивости дисперсных систем. Процесс укрупнения коллоидных частиц связан с потерей агрегативной устойчивости и приводит к потере ими кинетической устойчивости, которая выражается в образовании осадка. Коагуляция в разбавленных системах приводит к образованию хлопьев, выпадающих в осадок (или всплывающих), тогда как в концентрированных системах может также привести к возникновению сплошной пространственной структуры – геля. В ряде случаев свежий коагулят под влиянием механического воздействия (напр., перемешивания) или образования адсорбционных слоёв при добавлении некоторых веществ (пептизаторов) способен к обратному переходу в состояние золя. Это явление называется пептизацией. Коагуляции препятствуют электрический заряд частиц (электрический фактор устойчивости) и сольватация их поверхности (молекулярно - сольватационный фактор), а иногда – адсорбция на ней молекул поверхностно-активных и высокомолекулярных веществ - стабилизаторов (структурно-механический). Для коллоидных систем это явление получило название коллоидной защиты, которая обусловлена образованием структурно-механического барьера на поверхности частиц. Добавление высокомолекулярных веществ к лиофобным золям может привести иногда и к уменьшению устойчивости по отношению к электролитам (сенсибилизация) и даже к коагуляции. Снижение величины электрического заряда (или дзета-потенциала) коллоидных частиц и их сольватации (обычно изменения электрических свойств и сольватации поверхности частиц происходят одновременно) вызывает коагуляцию. Адсорбция – самопроизвольный процесс концентрирования вещества на границе раздела фаз. Адсорбентом является твердое тело или жидкость, на поверхности которого происходит концентрирование вещества. Если адсорбирующееся вещество находится над поверхностью в объеме, оно называется адсорбтивом, а если закрепилось на поверхности адсорбента – адсорбатом.

Рассмотрим физическую адсорбцию вещества Х на твердой поверхности s.

Х + s ⇄ Хs

адсорбтив адсорбент адсорбционный комплекс

Физическая адсорбция происходит в результате действия сил межмолекулярного взаимодействия (сил Ван-дер-Ваальса или водородных связей).