Критический потенциал коллоидных частиц

Соотношение (21) свидетельствует о важной роли нейтрализационных эффектов в механизме коагуляции реальных коллоидных растворов. Это также видно из данных о влиянии потенциала коллоидных частиц на критическую концентрацию электролитов с противо-ионами разной валентности [49, 52] [c.152]

При увеличении концентрации электролита в растворе уменьшается электрокинетический потенциал коллоидных частиц и коагуляция наступает при его определенном значении — критическом потенциале. Для большинства систем критический потенциал равен 0,03 В. [c.205]

Изменение степени дисперсности коллоидных систем. Характерной особенностью коллоидных растворов, в отличие от истинных растворов, является то, что им присуща агрегативная неустойчивость. В тех случаях, когда кинетическая устойчивость преобладает над агрегативной неустойчивостью, степень дисперсности дисперсной фазы практически не изменяется и коллоидный раствор находится в относительно устойчивом состоянии. Таковы гидрозоли золота, приготовленные более 100 лет тому назад Фарадеем и не потерявшие своей устойчивости до настоящего времени. Тем не менее любой коллоидный раствор представляет собой термодинамически неустойчивую систему, поскольку в нем с той или иной скоростью при любых условиях протекает необратимый процесс уменьшения степени дисперсности дисперсной фазы. Основные факторы, препятствующие этому процессу наличие электрокинетического потенциала коллоидных частиц и наличие на них сольватных оболочек или адсорбционных молекулярных слоев. Лишь при одновременном понижении электрокинетического потенциала коллоидных частиц до некоторого (так называемого критического) значения и при разрушении их сольватных оболочек или адсорбционных молекулярных слоев дисперсная фаза с большой скоростью выпадает в осадок. Если же электрокинетический потенциал коллоидных частиц уменьшен до нуля, а сольватные их оболочки и адсорбционные молекулярные слои остаются нетронутыми или сольватные оболочки и молекулярные слои разрушены, а электрокинетический потенциал сохраняет достаточно высокое значе- [c.341]

Коагуляция наступает при значениях, лежащих ниже некоторой величины -потенциала (около 30 мВ). Это так называемый критический потенциал. Различают концентрационную коагуляцию при действии ионов с зарядами, равными 1, когда изменяется ионная сила раствора, и коагуляцию нейтрализациониую ионами с зарядами более 1, когда заметно снижается ф-потенциал. Физическая теория нарушения агрегативной зстойчивости основана на представлении о соотношении спл при- д тяжения и отталкивания прп сближении одноименно за,ряженных коллоидных частиц. При столкновении коллоидных частиц в результате броуновского движения на них действуют взаимное молекулярное притяжение, обусловленное ван-дер-ваальсо-выми силами. Сближению препятствует электростатическое отталкивание, возникающее лишь прн перекрытии диффузных слоев Ах и Ач коллоидных частиц (область Ло на ряс. 62, а). При малом расстоянии между частицами силы притяжения преобладают над сп-ламп броуновского движеиия, в результате частицы слипаются. [c.267]

Влияние электрокинетического потенциала. Быстрая коагуляция коллоидных растворов электролитами в большинстве случаев наступает при снижении электрокинетического потенциала до критического значения = 0,03 в. Чем больше отличается электрокинетический потенциал коллоидных частиц данного коллоидного раствора от критического его значения, т. е. чем больше абсолютная величина разности (Е ач — 1кр). тем большими порогами коагуляции характеризуется раствор. [c.347]

Процессы медленной коагуляции пока весьма слабо изучены. Предполагают, что медленное протекание процесса коагуляции обусловливается тем, что лишь очень небольшое число столкновений коллоидных частиц приводит к их слипанию (агрегации). Установлено, что слипаются лишь те частицы, у которых по какой-либо. причине снизился до критического значения дзета-потенциал, или частицы, обладающие большой скоростью и при столкновении попадающие н сферу взаимного притяжения. [c.375]

Электростатическая теория коагуляции основана на учете изменений двойного электрического слоя коллоидной частицы (Мюллер). Изучая коагуляцию, вводят понятие о критическом потенциале, выше которого система сравнительно устойчива,, ниже — золь теряет стабильность и быстро коагулирует. Например, критический потенциал золя АзгЗз равен 26 мв, эмульсии масла — 30 мв и т. п. [c.117]

Химический потенциал вещества в зародыше с размером, большим критического (после преодоления энергетического барьера), ниже химического потенциала вещества в исходной — маточной — фазе. Под действием этой разности потенциалов происходит рост зародыша — коллоидной частицы новой фазы. По мере увеличения размера частицы химический потенциал образующего ее вещества продолжает падать, и движущая сила ее роста — разность химических потенциалов между окружающей средой и частицей — увеличивается. [c.131]

Чтобы вызвать коагуляцию коллоидных частиц, необходимо снизить величину их дзета-потенциала до критического значения добавлением ионов. [c.72]

Другой важной закономерностью, установленной при изучении коагуляции, является связь между скоростью коагуляции и -потенциалом коллоидных частиц. В предыдущей главе было показано, что толщина 1/х диффузного электрического слоя противоионов около коллоидной частицы уменьшается при увеличении концентрации электролита в растворе или его валентности [см. формулу (21)]. Соответственно уменьшается и величина -потенциала. При одновременном исследовании скорости коагуляции и -потенциала оказалось, что быстрая коагуляция происходит при одной и той же достаточно низкой величине -потенциала, названной критической, которая не зависит от вида или валентности используемого электролита. [c.96]

Взвешенные в воде минеральные вещества обычно содержат легкоподвижные обменные катионы, способные в результате диссоциации ионогенных групп образовывать вокруг частиц диффузионные оболочки. Вследствие этого поверхность частиц таких взвесей заряжена всегда отрицательно. Электростатическое состояние межфазной поверхности в дисперсных системах обычно характеризуют величиной -потенциала, определяемого по результатам электрокинетических измерений. При значениях его выше 30 мВ коллоидные системы, как правило, устойчивы, так как энергия отталкивания, возникающая между частицами вследствие деформации диффузных электрических слоев в достаточно узком зазоре между ними, и соответствующее ей расклинивающее давление препятствуют укрупнению дисперсной фазы в результате слипания частиц. В природных водах -потенциал взвешенных частиц значительно ниже этой критической величины, [c.161]

Например, еще в 30-х годах была разработана электростатическая теория коагуляции. Кратко она заключается в следующем. Адсорбционный слой коллоидной частицы представляет собой двойной электрический слой он характеризуется особым, так называемым дзета-потенциалом . При добавлении сильного электролита двойной электрический слой сжимается, значение -потенциала снижается до критического значения, золь становится неустойчивым и коагулирует с выделением твердой фазы. [c.223]

В дальнейшем вопрос о механизме коагулирующего действия электролитов был предметом весьма обстоятельных исследований Рабиновича и сотр. [44], которые пришли к выводу, что коагуляционный процесс протекает в две стадии. В первой происходит обменная адсорбция противоионов, сопровождающаяся снижением -потенциала коллоидных частиц вторая заключается в электростатическом сжатии диффузной ионной атмосферы, которое приводит к дополнительному уменьшению -потенциала до его критического значения. В литературе высказывалось, однако, и противоположное суждение утверждение о том, что адсорбция ионов лишь сопровождает коагуляцию, но ее не определяет [45]. [c.142]

Разумеется, повышение устойчивости золя в присутствии солей КМЦ, связанное с его превращением из гидрофобного в гидрофильный, не должно зависеть от знака заряда коллоидных частиц. Это подтверждается результатами опытов на полож ительном золе Agi. Как и следовало ожидать, уже незначительные добавки полиэлектролитов вызывают флоккуляцию коллоидного раствора, причем эффективность их действия намного превосходит такую же для неорганических электролитов порог коагуляции КМЦ-ЗОО или КМЦ-500 на несколько порядков меньше критических концентраций не только одновалентного, но и двухвалентного аниона (см. табл. 1). Флоккуляция золя в присутствии столь малых количеств сильноадсорбирующихся макромолекул (макроанионов), практически нацело поглощающихся дисперсной фазой, происходит по нейтрализационному механизму — в результате снижения заряда и потенциала коллоидных частиц. Эффективность полиэлектро- лита с увеличением молекулярного веса растет флоккулирующая концен- зрация КМЦ-500 в 2 раза меньше соответствующей величины для КМЦ-ЗОО [c.36]

Еще первые исследователи коллоидных систем (Сельми, Грэм и Фарадей) отмечали их чувствительность к электролитам. В 1900 г. Гарди впервые предположил, что устойчивость коллоидов связана с электростатическим отталкиванием между их частицами таким образом, возникла мысль о том, чтобы искать связь между -потенциалом и коллоидной устойчивостью. Подобные исследования (проведенные, например, Повисом в 1914 г.) показали, что скорость коагуляции действительно растет, когда -потенциал уменьшается вследствие повышения концентрации электролита. При определенном, достаточно низком значении -потенциала, называемом критическим потенциалом, начинается быстрая коагуляция. Дальнейшее добавление электролита уже не влияет на скорость коагуляции. Интересно, что в большинстве случаев значения критического потенциала не зависят от типа использованного электролита. Например, при добавлении различных электролитов к золям АзаЗз (Повис) или РсаОд (Гош) быстрая коагуляция начинается при близких значениях -потенциала, несмотоя на то что соответствующие концентрации электролита при этом, конечно, совершенно различны (табл. 3). [c.194]

Из всего вышесказанного не следует делать вывод о том, что основная причина коагуляции заключается в достижении некоторого постоянного для всех случаев критического дзета-потенциала. Исследования последних лет, проведенные советскими учеными В. В. Дерягиным и его сотрудниками, показали, что коагулирующее действие электролитов заключается не столько в непосредственном уменьшении сил отталкивания между коллоидными частицами через понижение дзета-потенциала, сколько в том, что изменение строения двойного электрического слоя и сжатие диффузной его части, обусловленное прибавлением электролита-коагулянта, влечет за собой понижение расклинивающего действия гидратных (сольватных) оболочек диффузных ионов, разъединяющих коллоидные частицы. Иными словами, необходимое для коагуляции данного золя понижение расклинивающего действия (или давления) сольватных оболочек достигается уменьшением диффузного слоя противоионов, что ведет к соответствующему понижению величины дзета-потен-адиала. [c.371]

Тпксотропия — явление довольно распространенное. Оно наблюдается в золях V2O5, WO3, РегОз, в различных суспензиях бентонита, в растворах вируса табачной мозаики, миозина. Причем тиксот-ропныегели легче всего образуются у золей, обладающих асимметричным строением частиц (например, палочкообразной формы). Тиксотропные структуры возникают лишь при определенных концентрациях коллоидных частиц и электролитов. Для обратимого (тиксотропного) застудневания требуется определенное значение дзета-потенциала, лежащее выше критического. В этом случае заряд коллоидных частиц хотя и понижен, но не в такой степени, что- бы начался процесс коагуляции. В этих условиях уже становятся заметными силы взаимодействия между отдельными частицами дис- персной фазы, они образуют своеобразную сетку, каркас. При сильном встряхивании связь между частицами дисперсной фазы нарушается — тиксотропный гель переходит в золь. В состоянии покоя связи в результате соударения частиц при броуновском движении восстанавливаются, золь вновь переходит в тиксотропный гель и т. д. [c.379]

Если поверхность коллоидных частиц гидрофильна, то даже при уменьшении дзета-потенциала ниже критического значения коагуляция не происходит. Так, например, золи Л1 (ОН)з или Н2810з благодаря значительной гидрофильности не коагулируют даже при уменьшении дзета-потенциала почти до нуля. Ориентированные сольватные (в частном случае гид-ратные) слои благодаря силам молекулярного сцепления с ядром препятствуют агрегации частиц. Для сближения частиц необходимо выполнить определенную работу, чтобы преодолеть сопротивление сольватного слоя. Это сопротивление сохраняется на расстояниях до 10" см, после чего силы притяжения, которые возрастают с уменьшением расстояния, уже преобладают над силами сцепления сольватного слоя. [c.421]

Процесс, ведуший к уменьшению удельной поверхности коллоидной системы (уменьшение поверхностной энергии) в результате агрегации частиц, называется коагуляцией. Обычно агрегация коллоидных частиц начинается при значении -потенциала 25—30 мВ (критическое значение, или критический потенциал). [c.233]

Основная причина коагуляции частиц заключается не в достижении некоторого для всех случаев постоянного критического -потенциала, а в таком понижении расклинивающего давления, которое перестает препятствовать объединению частиц. Необходимое понижение этого давления достигается уменьшением диффузного слоя, что, в свою очередь, ведет к соответствующему понижению величины -потенциала. Это согласуется с работами А. И. Рабиновича, подтвердившими как ведущую роль сжатия диффузного слоя и избирательной адсорбции ионов в процессах коагуляции, так и оценки -потенциала как важнейшего показателя устойчивости большинства коллоидных частиц. [c.159]

Рассмотрим механизм этого явления (рис. 128). Вначале содержание введенного электролита многозарядных ионов недостаточно, чтобы скоагулировать золь при этом дзета-потенциал частиц выше критического его значения. Дальнейшее добавление электролита приводит к тому, что его ионы начинают проявлять коагулирующее действие. Указанный интервал концентраций отвечает значениям электролитического потенциала частиц от критического дзета-потенциала кр одного знака до кр противоположного знака. При последующем добавлении многозарядных ионов начинается перезарядка коллоидных частиц и золь становится опять Черидоьани, JOH >стой IH [c.331]

Было обнаружено, что коагулирующее действие электролитов прежде всего определяется величиной заряда тех ионов, знак которых противоположен знаку заряда коллоидных частиц, т. е. совпадает со знаком противоиона коагулирующее действие резко возрастает с увеличением заряда коагулирующего иона. По мере увеличения концентрации электролита заметная коагуляция проявляется только выше некоторой критической концентрации Ск, получившей название порога коагуляции. Отношение порогов коагуляции одно-, двух- и трехзарядных противоионов приближенно равно 1 0,016 0,0015 соответственно обратные величины, получившие название коагулирующей способности, образуют ряд чисел 1 60 700, приблизительно пропорциональных шестой степени валентности коагулирующего иона правило Шульце — Гарди). Было замечено, что вблизи порога коагуляции абсолютная величина -(потенциала, независимо от знака заряда коллоидных частиц, оказывается сниженной примерно до 30 мВ (точнее, находится в пределах от 25 до 50 мВ). Тщательные исследования коагулирующего действия разл ичных электролитов одного валентного типа показали, что они образуют лиотропные ряды, близкие к лио-тролпьш рядам, определяемым по участию в ионном обмене и влиянию электролитов на электрокинетический потенциал (см. 6, гл. VII). [c.295]

Явление неправильных рядов объясняется тем, что при весьма малых количествах введенного электролита многовалентных ионов, недостаточно, чтобы скоагулировать золь. При этой концентрации, электролита -потенциал частиц выше критического его значения.. При несколько больших количествах электролита его ионы проявляют уже коагулирующее действие. Этот интервал концентраций отвечает значениям электрокинетического потенциала частиц от крит одного знака до крит противоположного знака. При еще несколько больших концентрациях многовалентные ионы перезаряжают коллоидные частицы и золь становится, опять устойчивым.. В этой зоне -потенциал снова выше критического значения, но обратен по знаку -потенциалу частиц исходного золя. Наконец,, при высоком содержании введенного электролита многовалентные ноны скоза и уже окончательно коагулируют золь по механизму концентрационной коагуляции. [c.300]

На основе рассмотрения любой из кривых рис, Х,2 можно сделать вывод, что в рамках исследованных моделей предельный закон l/z для порогов коагуляции [1] более или менее справедлив лишь для значений Фо > 8 ч- 10 (т.е. /Фо > 200 250 мВ), если ограничиться чисто концентрационным механизмом коагуляции, т.е. коагуляцией в результате одного только сжатия диффузного слоя. Чтобы этот закон удовлетворялся при меньших потенциалах, можно, в частности, предположить, как это было указано в работе [8], что при повышении валентности коагулирующего иона в критическом состоянии автоматически соблюдается равенство /Фо = onst, т.е. происходит также и понижение потенциала ДЭС (нейтра-лизационная коагуляция). Возможное объяснение этому явлению было дано Усьяровым [9] на основе расчета и изучения потенциалов адсорбции ионов разной валентности на поверхности коллоидны частиц. [c.138]

Параметр у содержит величины, характеризующие коллоидные частицы и электролит (постоянная А, 6,2 5). Для заданного значения у совокупность уравнений (Х.38) и (Х.41) дает зависимость Д . от Фs > которую с помощью (VII.62), (Х.34) и (Х.35) можно преобразовать в зависимость критической концентрации электролита от потенциала поверхности Фо- При этом следует учесть, что величины и б связаны между собой следующим условием емкость молекулярного конденсатора j = е /4тг5 в соответствии с экспериментальными данными должна быть порядка 10 — 20 мкФ/см . [c.140]

Закон 2 обоснован,исходя из представлений о том, что потенциал частиц очень высок не только в исходном, но и в критическом состоянии коллоидной системы, и, следовательно, адсорбционные явления не влияют на устойчивость. Правило же Эйлерса — Кор-фа было теоретически выведено па основе прямо противоположных предпосылок. Между тем обе указанные закономерности оправдываются на одних и тех же объектах. Это возможно только при условии [52], что в критическом состоянии коллоидпой системы [c.152]

Примерами гидрофильных золей, теряющих устойчивость лищь в концентрированных растворах электролитов, являются золи серы, оксидов и гидроксидов металлов и других соединений, дисперсная фаза которых сильно гидратирована за счет образования водородных связей с молекулами воды. Исследования стабильности и электрокинетического потенциала ряда гидрофобных золей (галогенидов серебра, сульфидов мышьяка и сурьмы), к которым были добавлены неионогенные поверх-ностно-активные вещества (оксиэтилированные эфиры этиленгликоля), показали, что образовавшиеся при этом дисперсии также представляют собой типичные лиофильные коллоидные растворы. Краснокутская и Сапон обнаружили, что с увеличением содержания ПАВ в растворе устойчивость золей в определенной области концентраций реагента возрастает настолько, что коагуляция наступает только в высококонцентрированных растворах солей. Таким образом, гидратированные молекулы неионных ПАВ, адсорбируясь на гидрофобных коллоидных частицах, превращают их в гидрофильные. При действии электролитов с однозарядными противоионами очень малые добавки ПАВ вызывают эффект сенсибилизации. При коагуляции высокоустойчивых коллоидных растворов, стабилизированных ПАВ, заряд противоионов, как у всех гидрофильных золей, не имеет существенного значения. Гидрофилизи-рованный золь становится чувствительным к совместному действию дегидратирующих агентов (например, этилового спирта или повышенных температур) и небольших количеств солей. Концентрация ПАВ, вызывающая превращение гидрофобного золя в гидрофильный, снижается с увеличением длины оксиэтиленовой цепи и углеводородного радикала молекулы ПАВ, но не связана с критической концентрацией мицеллообразования поверхностно-активного соединения. [c.23]

В вопросах очистки воды дзета-потенциал имеет большое значение. Например, при разрушении дисперсных систем с помощью коагулянта происходит снижение дзе-та-потенциала до критической величины, т. е. до изоэлек-трического состояния коллоидной частицы, которому отвечает максимальный процесс коагулирования. Следовательно, коагуляция электролитами наступает в результате сжатия диффузного слоя (см. рис. II, а) за счет увеличения концентрации противоионов р диффузном слое. Когда диффузный слой сожмется до величины СС (см. рис. 11, а), -потенциал станет равным нулю. [c.78]

В тех случаях, когда электрофоретическое осаждение происходит в присутствии растворимого анода, на действие Н+- и ОН -ионов накладывается влияние ионов металла, перешедших в раствор. Например, в кислых растворах эти ионы совместно с Н способствуют перезарядке частиц полиэтилена, уменьшая отрицательный электрокинетический потенциал частиц, а также критическое время осаждения (с 60 до 30 сек). В щелочной же среде происходит конкуренция двух противоположно действующих ионов (металла и гидроксила). При небольших концентрациях щелочи (< 5-10 моль л) преобладает действие ионов металла, в результате чего полиэтилен еще может осаждаться на катоде. Дальнейшее же увеличение концентрации щелочи (5-10 — 1 молъ1л) приводит к перезарядке коллоидных частиц, [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология