Устойчивость коллоидных систем. Коагуляция. Действие электролитов. Правило Шульца-Гарди.
Устойчивость коллоидных систем связана с зарядом поверхности (первичная устойчивость) и с эффектом отталкивания коллоидных частиц (вторичная устойчивость).
Коагуляция – слипание коллоидных частиц друг с другом и образование из них более сложных агрегатов. Происходит при столкновении коллоидных частиц в результате броуновского движения, действия электрического поля, механического воздействия на систему. Коагуляция может протекать также при добавлении коагулянтов - веществ, ускоряющих коагуляцию, в частности, электролитов. При высоком содержании частиц дисперсной фазы коагуляционная структура (гель) может занимать весь объем. Коагуляция наиболее характерна для дисперсий твердых веществ - золей и суспензий. Достигнув определенного размера, коллоидные частицы становятся уже неспособными удерживаться во взвешенном состоянии и выделяются из той среды, в которой они были распределены, происходит седиментация коллоида.
Коагулирующее действие электролита очень сильно зависит от валентности того из его ионов, заряд которого противоположен по знаку заряду самих коллоидных частиц. Чем выше валентность подобного иона, тем меньшая концентрация его необходима для достижения седиментации.
Правило Шульце - Гарди:
Молекулярно-кинетические, оптические и электрокинетические свойства коллоидных систем.
Молекулярно-кинетические свойства коллоидных растворов обусловлены хаотическим тепловым движением молекул дисперсионной среды.
Коллоидные частицы постоянно испытывают удары молекул дисперсионной среды, причем количество ударов с разных сторон неодинаково и постоянно меняется. Это и является причиной броуновского движения. Интенсивность броуновского движения тем больше, чем выше температура, меньше масса частицы и вязкость среды.
Оптические свойства
Основные явления и закономерности, наблюдающиеся при падении светового луча на дисперсную систему:
1. Прохождение света через систему (для прозрачных систем молекулярной степени дисперсности: газы, жидкости, растворы)
2. Преломление света частицами дисперсной фазы (мутность:суспензии и эмульсии)
3. Отражение света частицами дисперсной фазы (мутность: суспензиии эмульсии)
4. Рассеяние света (опалесценция)
5. Абсорбция (поглощение) света дисперсной фазой с превращением световой энергии в тепловую.
Рассеяние света (опалесценция)
Когда луч света направлен на золь сбоку, то его путь обнаруживается на темном фоне в виде светящегося конуса –– конуса Тиндаля. Эффект Тиндаля
Основа появления конуса Тиндаля –– рассеяние света коллоидными частицами. Если размер частицы меньше длины полуволны падающего света, то наблюдается дифракционное рассеяние света. Свет огибает частицы и рассеивается в виде волн, расходящихся во все стороны. Это явление –– опалесценция, свойственно золям, проявляется как свечение матового цвета, чаще голубоватых оттенков.
Электрокинетические свойства
К электрокинетическим явлениям относят эффекты, связанные либо с относительным движением двух фаз под действием постоянного электрического поля, либо с возникновением разности потенциалов при относительном смещении двух фаз, на границе между которыми существует двойной электрический слой.
Электрокинетические явления подразделяют на две группы: прямые и обратные. К прямым относят те электрокинетические явления, которые возникают под действием внешнего электрического поля (электрофорез и электроосмос). Обратными называют электрокинетические явления, в которых при механическом перемещении одной фазы относительно другой возникает электрический потенциал (потенциал протекания и потенциал седиментации).
Это явление перемещения частиц дисперсной фазы в постоянном электрическом поле было названо электрофорезом.
Это явление перемещения дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы в постоянном электрическом поле названо электроосмосом.
Явление, обратное электроосмосу, названное потенциалом протекания. Оно состоит в том, что при течении жидкости под давлением через пористую диафрагму возникает разность потенциалов. В качестве материала диафрагм были испытаны глина, песок, дерево, графит.
Явление, обратное электрофорезу, и названо потенциалом седиментации.