5.4. Закономерности коагуляции гидрофобных золей электролитами

Типичные лиофобные золи агрегативно устойчивы, благодаря проявлению электростатического фактора стабилизации и коагулируют при введении в систему сравнительно небольших количеств любых электролитов.

В соответствии с теорией ДЛФО введение электролита в дисперсную систему вызывает сжатие двойного электрического слоя на поверхности частиц, вследствие чего частицы могут подойти друг к другу на расстояния, при которых преобладают силы притяжения.

В зависимости от механизма сжатия ДЭС различают два вида коагуляции: концентрационную и нейтрализационную.

Концентрационная коагуляция характерна для сильно заряженных золей ( > 100 мВ) при добавлении индифферентного электролита (не содержащего ионов, способных достраивать кристаллическую решетку твердой фазы).

Индифферентные электролиты способствуют сжатию диффузной части ДЭС, снижению электрокинетического потенциала, но не изменяют электрический потенциал поверхности . Примером такого золя является золь гидроксида железа, полученного гидролизом хлорида железа.

В случае концентрационной коагуляции значение порога коагуляции обратно пропорционально заряду иона-коагулятора в шестой степени:

. (5.23)

Таким образом, электрокинетический потенциал не входит в комплекс величин, определяющих устойчивость системы.

Нейтрализационная коагуляция характерна для слабо заряженных золей (< 25 мВ) при добавлении неиндифферентного электролита (содержащего ионы, способные достраивать кристаллическую решетку твердой фазы).

При введении таких электролитов происходит частичная нейтрализация электрического потенциала поверхности , что приводит к уменьшению не только электрокинетического потенциала и потенциала диффузного слоя, но и к уменьшению электрического потенциала поверхности, а также к сжатию ДЭС. Примером такого золя является золь иодида серебра.

В случае нейтрализационной коагуляции значение порога коагуляции обратно пропорционально заряду иона-коагулятора во второй степени:

. (5.24)

В данном случае порог коагуляции зависит от величины электрокинетического потенциала.

В реальных системах одновременно могут идти оба механизма коагуляции, поэтому зависимость порога коагуляции от заряда иона-коагулятора может быть промежуточной. Такие расхождения также могут быть вызваны особыми явлениями при коагуляции.

5.4.1. Особые явления при коагуляции

Явление неправильных рядов – чередование зон устойчивости и неустойчивости при добавлении к золю индифферентного электролита, содержащего многозарядный ион (при добавлении к золю раствора электролита сначала наблюдается устойчивость золя, а затем в определенном интервале – коагуляция, далее – вновь устойчивость, и, наконец, при большом избытке электролита – коагуляция).

Это явление объясняется тем, что многовалентные ионы (Fe³⁺, Al³⁺, Th⁴⁺) перезаряжают коллоидные частицы и переводят систему из неустойчивого состояния в устойчивое.

В зоне I (рис. 5.10) электролита добавлено недостаточно, поэтому система устойчива. В зоне II при дальнейшем повышении концентрации электролита происходит сжатие ДЭС и снижение электрокинетического потенциала до критического (30 мВ) – происходит коагуляция.

Рис. 5.10. Зависимость электрокинетического потенциала от концентрации электролита: IиIII– зоны устойчивости;IIиIV– зоны неустойчивости

При дальнейшем приливании электролита (зона III) происходит перезарядка поверхности и электрокинетический потенциал приобретает противоположное значение – золь становится устойчивым.

На участке IV опять происходит коагуляции при дальнейшем приливании электролита (перезарядка по Штерну).