Краткое теоретическое обоснование

Порогом коагуляции называется минимальное количество электролита, которое надо прибавить к золю, чтобы вызвать явную коагуляцию(т.е. различимой глазом)– помутнение раствора или изменение его окраски.

Порог коагуляции / / можно рассчитать по формуле: , где – исходная концентрация электролита; – объем раствора электролита, добавленного к золю; – объем исходного золя. Величину, обратную порогу коагуляции, называют коагулирующим действием и определяют по формуле:

Отношение порогов концентрационной коагуляции для ионов разных зарядов найдено теоретически Б.В. Дерягиным и Л.Д. Ландау и названо законом 6-й степени. Они показали, что энергетический барьер между коллоидными частицами исчезает ( ) при достижении критической концентрации / /, которая обратно пропорциональна шестой степени заряда иона- коагулянта: , где С — константа, зависящая от числа зарядов катиона и аниона; ( ) — диэлектрическая проницаемость раствора; А — константа сил притяжения; е — заряд электрона (т.е. валентность иона– коагулятора).

Согласно , соотношение порогов коагуляции одно-, двух- и трехзарядных ионов имеет вид. .

/где – первоначальное число частиц; i – порядок (одиночные, двойные, тройные и т.д.), t- время от начала коагуляции; – время половинной коагуляции, в течение которого число частиц уменьшается вдвое против начального/,

Правило Щульце –Гардии на основании опытных данных дает для тех же ионов соотношение: .

Как видно, в первом приближении эти ряды согласуются между собой. Некоторое расхождение результатов можно объяснить увеличением роли специфической адсорбции у многозарядных ионов, что не учитывается «Теорией устойчивости гидрофобных дисперсных систем ДЛФО» (ДЛФО– это в соответствии с первыми буквами фамилий авторов Дерягина, Ландау, Фервейа, Овербега).

Таким образом, эмпирическое правило Шульце—Гарди получило теоретическое обоснование. В то же время следует отметить, что сложные органические катионы (алкалоиды, красители) проявляют высокую коагулирующую способность вне связи с валентностью, т. е. такие ионы не укладываются в рамки правила Шульце—Гарди.

Необходимо иметь в виду, что величина порога коагуляции зависит от ряда условий:

Þ от момента его фиксирования после внесения электролита;

Þ от метода наблюдения;

Þ от концентрации исследуемого золя и др.

Наиболее распространенные методы определения порога коагуляция состоят в наблюдениях за изменением светорассеяния (через определенное время после смешивания золя с электролитом).

Задача №3.Как изменится порог коагуляции золя , если для коагуляции золя потребуется раствора с концентрацией 0,5 ? Определите порог коагуляции под действием раствора концентрацией 0,036 , которого потребуется на золя и раствора концентрацией 0,01 , которого потребуется на золя. Проверьте выполнение условия:

.

Решение.

1. Из формулы расчета порога коагуляции /формула справедлива при /, следует:

а) .

б) .

в) .

Как видно, согласно правилу Шульце – Гарди, с увеличением заряда иона –коагулятора порог коагуляции уменьшается, а коагулирующая способность при этом возрастает.

2. Из полученных результатов следует:

, что условие коагуляции разноименно заряженными ионами удовлетворительно выполняется.

Ответ. Согласно правилу Шульце – Гарди, с увеличением заряда иона –коагулятора порог коагуляции уменьшается и условие коагуляции разноименно заряженными ионами выполняется.