Классификация дисперсных систем. Электрокинетические свойства и устойчивость коллоидных растворов. (Лекция 8) презентация

Классификация дисперсных систем. Электрокинетические свойства и устойчивость коллоидных растворов Лекция №8

Коллоидная химия ‒ … … наука о поверхностных явлениях и дисперсных системах. … наука о коллоидном состоянии вещества. … физика и химия реальных тел.

Основные понятия: Дисперсность ‒ мерой её служит удельная поверхность (Sуд). Sуд ‒ площадь раздела фаз, приходящаяся на единицу массы или объёма дисперсной фазы. Sуд = 6 · а-1 Гетерогенность ‒ мерой её служит поверхностное натяжение (σ ‒ величина энергии единицы поверхности).

По размеру частиц ДФ

Электрокинетические явления

Мицеллярная теория лиофобных золей Мицелла ‒ гетерогенная микросистема, состоящая из микрокристалла ДФ, окружённого сольватированными ионами стабилизатора. В мицелле выделяют следующие части: ‒ микрокристаллы ДФ; их число определяют «m».

Мицеллярная теория лиофобных золей – агрегат с адсорбированными на нём потенциалопределяющими ионами (ПОИ). – ионы, сообщающие заряд коллоидной частице; находят по правилу Панета – Фаянса – Гана. Их число определяют «n». – ионы, заряд которых противоположен заряду ПОИ.

Мицеллярная теория лиофобных золей – ядро с адсорбционным слоем противоионов, являющаяся гигантским многозарядным ионом. Источником ПОИ и противоионов являются стабилизаторы – электролиты (один из реагентов, продукт реакции, постороннее вещество).

Получение золя конденсационным методом по реакции обмена

Мицелла

Факторы агрегативной устойчивости золя Одноимённый заряд коллоидных частиц; Гидратная (сольватная) оболочка, окружающая ионы диффузионного слоя.

Возникновение ДЭС и потенциалов в мицелле На границе между ядром и всеми противоионами возникает ДЭС и потенциал, который называется электротермодинамическим (,ε) На границе между гранулой и противоионами диффузионного слоя возникает ДЭС и электрокинетический потенциал (ζ)

Возникновение ДЭС и потенциалов в мицелле По величине 0 ≤ ζ < . При ζ = 0 имеет место изоэлектрическая точка золя (ИЭТ), в которой происходит полное разрушение золя. ζкрит. = ±30 мВ. При этом значении золь начинает разрушаться. Т.о., по величине ζ можно судить об устойчивости золя: чем больше ζ, тем устойчивее золь.

Факторы, влияющие на ζ Концентрация стабилизатора. Состояние ИЭТ золя, ζ = 0. Золь разрушается. Концентрация посторонних электролитов. При введении посторонних электролитов, ионы которых обладают более высокой адсорбционной способностью, чем ионы стабилизатора, возможна перезарядка частиц золя.

Расчёт ζ Поскольку ζ обнаруживает себя при попадании мицеллы в электрическое поле, для его расчёта используются данные электрофореза и электроосмоса.

Виды устойчивости растворов (по Пескову) … устойчивость ДФ к агрегации (укрупнению) частиц за счёт: 1) электростатического барьера, обусловленного F отталкивания из-за одинакового q у гранул.

Коагуляция ‒ … … процесс слипания частиц, образование крупных агрегатов с потерей седиментационной и фазовой устойчивости и последующим разделением фаз. … процесс уменьшения степени дисперсности ДФ под действием тех или иных факторов. Стадии коагуляции Вывод: для золей переход скрытой в явную происходит практически мгновенно!!!

Факторы, вызывающие коагуляцию Увеличение концентрации золя приводит к уменьшению расстояния между частицами, на котором начинают действовать силы притяжения. Добавление неэлектролитов из-за способности разрушения гидратной (сольватной) оболочки. Отсутствие оболочки позволяет частицам приблизиться на расстояние, на котором действуют силы притяжения.

Факторы, вызывающие коагуляцию Добавление электролитов наиболее сильное по 2-м причинам: из-за адсорбции ионов электролита на грануле и агрегате, снижении заряда гранулы и ζ-потенциала; из-за уменьшения толщины диффузионного слоя, что приводит к уменьшению расстояния между частицами и возникновению сил притяжения.

Правило Дерягина ‒ Ландау …

Факторы, вызывающие коагуляцию Способность ионов одного заряда к гидратации (лиотропные ряды)

Факторы, вызывающие коагуляцию «Ионы-партнёры», идущие в паре с коагулирующими ионами, уменьшают их γ в случае адсорбции на поверхности коллоидной частицы.

Особые случаи коагуляции Смесями электролитов; Многозарядными ионами‒коагуляторами (чередование зон коагуляции); При смешивании коллоидов с гранулами разного по знаку заряда (взаимная коагуляция / гетерокоагуляция); Добавлением очень малых количеств ВМС (сенсибилизация).

2. Чередование зон коагуляции

3. Гетерокоагуляция

4. Сенсибилизация … … вызвана добавлением очень малых количеств ВМС и понижает устойчивость коллоидов. … связана с особенностями ВМС: 1. образование макроионов с большой адсорбционной способностью; 2. одновременная адсорбция макроионов на нескольких коллоидных частицах с образованием флокул (мостиковый механизм).

Вывод: адсорбционный слой является механическим препятствием для иона ‒ коагулянта. …повышение устойчивости коллоидов добавлением ВМС в концентрациях, достаточных для полного адсорбционного насыщения поверхности мицелл защищаемого золя.

Защитное число … … min масса ВМС (мг), достаточная для предотвращения 10 см3 гидрозоля от коагулирующего действия 1 см3 раствора NaCl с ω=10% (массовая концентрация 100 г/л).

Теории коагуляции