Механизм и кинетика коагуляции золей электролитами
Механизм и кинетика коагуляции золей электролитами - раздел Химия, ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ Необходимому Для Коагуляции Сближению Частиц Дисперсной Фазы Препятствует, Ка...
Необходимому для коагуляции сближению частиц дисперсной фазы препятствует, как было показано выше, электростатическое отталкивание имеющих одноименный заряд коллоидных частиц и противоионов и взаимодействие сольватных оболочек противоионов диффузного слоя. При добавлении к золю раствора электролита имеющееся равновесие адсорбции – десорбции между противоионами адсорбционного и диффузного слоев смещается в сторону адсорбции вследствие увеличения в дисперсионной среде концентрации ионов, имеющих заряд, противоположный заряду ядра (ионы с одноименным зарядом в равновесии адсорбции – десорбции не участвуют). Адсорбция дополнительного числа противоионов приводит к уменьшению заряда коллоидных частиц, уменьшению числа противоионов диффузного слоя (уменьшению толщины ДЭС) и, следовательно, к снижению агрегативной устойчивости золя. При достижении некоторого предельного значения заряда коллоидные частицы получают возможность сближения и объединения в более крупные агрегаты за счет ван-дер-ваальсовых сил; иными словами, происходит коагуляция золя.
Очевидно, что, поскольку при адсорбции многозарядных противоионов заряд коллоидной частицы уменьшается быстрее, чем при адсорбции того же числа однозарядных противоионов; адсорбируемость неорганических ионов с увеличением их заряда также возрастает. Следствием этого и является тот факт, что величина порога коагуляции для неорганических ионов будет тем меньше, чем больше заряд иона – коагулянта (величина порога коагуляции γ обратно пропорциональна заряду иона – коагулянта в шестой степени z6).
Процесс коагуляции золя характеризуется определенной величиной скорости коагуляции, которую можно определить как изменение числа коллоидных частиц в единице объема за единицу времени. Скорость коагуляции золя электролитами зависит как от концентрации самого золя, так и от концентрации электролитов. Типичный вид коагуляционной кривой (зависимости отношения концентрации коллоидных частиц n к их начальной концентрации nо от времени t) и кривой зависимости скорости коагуляции V от концентрации электролита Споказан на рисунках 1 и 2.
На кривой ОАБВ (рис. 2) отрезок ОА отвечает периоду скрытой коагуляции, при которой золь сохраняет свою устойчивость. В точке А при концентрации электролита С1 начинается явная коагуляция; на участке АБ скорость коагуляции быстро возрастает с ростом концентрации электролита.
На участке БВ скорость коагуляции остается постоянной; это связано с тем, что при концентрации электролита С2 величина ζ-потенциала становится равной нулю; скорость коагуляции при этом достигает максимального значения.
Рис. 4.10 Коагуляционная кривая
Рис. 4.11 Зависимость скорости коагуляции
от концентрации.
Взаимная коагуляция золей
Коагуляция золя может быть вызвана его взаимодействием с другим золем, частицы которого имеют противоположный заряд. Так, смешение золя гидроксида железа, частицы которого имеют положительный заряд, с отрицательно заряженным золем сульфида мышьяка приводит к их взаимной коагуляции:
{[Fe(OH)3]m · n FeO+· (n-x)Cl–}x+ · xCl–
{[Аs2S3]m · n НS–· (n-x)Н+}x– · xН+
В данном случае коагуляция обусловлена тем, что коллоидные частицы одного вида являются как бы очень крупными многозарядными ионами – коагулянтами для частиц другого вида. Взаимная коагуляция коллоидных систем может наблюдаться и тогда, когда частицы золей имеют одноименный заряд; в этом случае причиной потери устойчивости одного из золей является сильная специфическая адсорбция иона – стабилизатора данной системы поверхностью коллоидных частиц другой системы.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Самостоятельная работа студентов (СРС) способ активного, целенаправленного приобретения студентом новых для него знаний и умений без непосредственного участия в этом процессе преподавателей – один
Теплоемкость
Теплоемкость (С, Дж/К) – это некоторое количество теплоты, подведенное к системе некоторой массы, изменяет ее температуру на некоторую величину.
В зависимости от количества теплоты
Приближенные методы расчета теплоемкости
Приближенные методы расчета теплоемкости применяют в случае отсутствия ее значения в справочной литературе. Ниже приводятся основные правила ее расчетов:
Правило Дюлонга и Пти: тепл
Закон Гесса
Определим некоторые понятия термохимии. Теплота образования вещества – тепловой эффект реакции образования 1 моля сложного вещества из простых. Теплоты образования простых веществ принимаютс
Простейшие теплоты химических превращений.
К простейшим теплотам химических превращений относятся:
- теплота образования вещества;
- теплота сгорания вещества;
- теплота нейтрализации;
- теплота растворен
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студенту следует знать:
1. Определение теплоемкости;
2. Истинную и среднюю, удельную, молярную и атомную, изобарную и изохорную теплоем
Простейшие теплоты химических превращений
При изучении темы нужно обратиться к учебникам:
[1] и [2], раздел химической термодинамики – термохимия
Решить задачи: [16, 3, 7, 10], раздел Первое начало термодинамики и термохи
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студенту следует знать:
1. Закон Гесса. Понятие теплового эффекта. Термодинамический и термохимический тепловой эффект;
2. Расчет тепло
Основные навыки
Студент должен уметь:
1. Использовать закон Гесса для расчета теплового эффекта реакции по справочным данным при стандартных условиях;
2. Использовать закон Гесса
Каталитические реакции
При изучении данной темы студент должен обратиться к учебникам:
[1], [2] и [3] раздел «Химическая кинетика и катализ» и подраздел «Гомогенный катализ», «Ферментативные реакции», «Гетероген
КАТАЛИТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Скорость химической реакции при данной температуре определяется скоростью образования активированного комплекса, которая, в свою очередь, зависит от величины энергии активации. Во многих химических
Гомогенный катализ.
Гомогенный катализ – каталитические реакции, в которых реагенты и катализатор находятся в одной фазе. В случае гомогенно-каталитических процессов катализатор образует с реагентами промежуточные реа
Автокатализ.
Автокатализ – процесс каталитического ускорения химической реакции одним из её продуктов. В качестве примера можно привести катализируемую ионами водорода реакцию гидролиза сложных эфиров. Образующ
Гетерогенный катализ.
Гетерогенный катализ – каталитические реакции, идущие на поверхности раздела фаз, образуемых катализатором и реагирующими веществами. Механизм гетерогенно-каталитических процессов значительно более
Ферментативный катализ.
Ферментативный катализ – каталитические реакции, протекающие с участием ферментов – биологических катализаторов белковой природы. Ферментативный катализ имеет две характерные особенности:
F + S ⇆ FS → F + P
Исследование зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата при неизменной концентрации фермента показали, что с увеличением концентрации субстрата скорость реакции сначала у
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студент должен знать:
1. Основные понятия катализа.
2. Основные представления о механизме каталитической реакции.
3. Кинетичес
Основные навыки
Студент должен уметь:
- Определять и формулировать цель работы
- Определять кинетические параметры гомогенных каталитических и автокаталитических процессов, испол
Кинетическая устойчивость золей. Седиментация
Частицы дисперсной фазы одновременно испытывают действие силы земного притяжения и архимедовой силы; в зависимости от соотношения плотностей дисперсионной среды и дисперсной фазы равнодействующая э
Агрегативная устойчивость
При изучении данной темы студент должен обратиться к учебникам:
[8], [9] раздел «Агрегативная устойчивость и коагуляция дисперсных систем» и подразделы «Термодинамика устойчивости дисперсн
Строение коллоидной мицеллы
Лиофобные коллоиды обладают очень высокой поверхностной энергией и являются поэтому термодинамически неустойчивыми; это делает возможным самопроизвольный процесс уменьшения степени дисперсности дис
Коагуляция лиофобных коллоидов
Как было показано выше, лиофобные коллоиды являются термодинамически неустойчивыми системами, существующими благодаря стабилизации за счет возникновения двойного электрического слоя. Изменение сост
Старение золей и пептизация
Термодинамическая неустойчивость лиофобных коллоидных систем является причиной старения золей – самопроизвольной коагуляции (автокоагуляции) золей. Автокоагуляция золей происходит значительно медле
Основные закономерности и понятия
После изучения данной темы студент должен знать:
1. Какие факторы агрегативной устойчивости лиофобных золей вам известны? Сформулируйте правило коагуляции золей электролит
И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОДГОТОВКИ
Основными формами контроля по дисциплине являются:
1. Защита лабораторных работ. Каждый студент должен выполнить в химической лаборатории по методическим указаниям [12-14]
Вопросы для самопроверки
1. Дайте определение понятия «система». Система открытая и закрытая? Система изолированная. Гомогенная и гетерогенная система?
2. Дайте определение понятия «теплота». Можно ли говорить о з
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов