Kaj je koagulacija? Prag koagulacije. Pravila koagulacije elektrolita

Koloidna kemija je znanost o razpršenih sistemih in površinskih pojavih, ki se pojavljajo na vmesnikih faz in njegova glavna teorija je koagulacija. Prag koagulacije je odvisen od številnih dejavnikov. Koloidna kemija poleg tega proučuje adsorpcijo, adhezijo, mokriranje in druge pojave v disperznih sistemih. Ta članek bo posvečen enemu od odsekov, ki je kljub temu tesno povezan z drugimi.

Koagulacija

Kaj je koagulacija? Prevod iz latinščine, koagulacijo, kondenzacije, spojina drobni delci v disperznih sistemih ter njihovo pretvorbo v večji kot posledica sklopitve, postopek prav tako nanaša na kemijo in fiziko. Tako se oblikujejo koagulacijske strukture. Ta teorija je konstruirana kot sledi: obstaja disperzijska faza, pri čemer so delci v Brownovega gibanja (neodvisno), do trenutka, ko dva delci ne pridejo bližje roba, pri kateri se ne ugotovi njihovo centri kot polmer vplivnega (označeno z d).

Ta razdalja je približno enaka vsoti polmerov delcev in neposredni stik je neizogiben, ker nenadoma (trenutni skok) obstajajo sile interakcije, delci privlačijo druga drugo in se združijo. Verjetnost trčenja več kot dveh delcev je zanemarljiva in zato privlači eno ali dvojno z enim ali dvema deloma drug z drugim, trikrat z enim in tako naprej. Zato se začne teorija kemičnih bimolekularnih reakcij. To je koagulacija. Koagulacijski prag vodi do padavin v koloidna raztopina v obliki flokov (kosmičev), ali pa dobite žele.

Opredelitev

Kaj je koagulacija kot proces - ugotoviti, da je bilo mogoče, zdaj je treba opredeliti. Koagulacija je zmanjšanje stopnje disperzije, pa tudi število delcev z zlepljenjem skupaj. Rezultat je sedimentacija razpršene faze (to je izguba delcev) ali kakršne koli spremembe v disperznem sistemu, ki je bil prvotno predstavljen. V naravi je opaziti, kako se pojavi spontana koagulacija. To je staranje koloidne raztopine (sol) z razsoljevanjem v razpršeni medij in trdno fazo z doseganjem najmanjše energije. Toda človeštvo lahko umetno povzroči koagulacijo s pomočjo koagulantov (posebni reagenti).

Koagulacijski prag je manjša količina elektrolita, ki zadošča za začetek procesa padavin. Njene strukture imenujemo koagulacija. Nastanejo, če razpršeni sistem izgubi sedimentacijsko stabilnost. Zadostna vsebnost razpršene faze zagotavlja okrepitev celotne prostornine celotnega razpršenega sistema. Vendar celoten tekoči medij ne more "utrditi", koloidna razpršena faza je ponavadi zelo majhna, nekaj odstotkov celotne mase.

Lastnosti

Jakost koagulacijske strukture ni prevelika, mehanski učinki pa lahko povzročijo spontano predelavo v dispergiranem mobilnem mediju. Ta lastnost (tiksotropija) ima polimere, lake, barve, kjer nastanejo koagulacijske strukture zaradi pigmentov in polnil. Najbolj značilni primer so prostorske mreže, ki nastajajo pri disperzijah gline, ko so koagulirane z elektroliti.

Sedimentacijska stabilnost nasprotuje poravnavi delcev, ki so precej težki, vendar se ne usedejo pod vplivom gravitacije. To se zgodi pri vseh grubodispersionnyh sistemov, ki jih je mogoče videti v Primerih obarja v suspenziji v emulzijah in smetane, kjer ločitev čistega disperzijski medij plasti in plasti fazo disperzije. Za sedimentacijo sta tipična dva vzorca: počasno naseljevanje in hitro. V prvem primeru se delci ne držijo, se naselijo ločeno in v drugem se naselijo skupaj. Prvi primer prikazuje stabilnost sedimenta, drugi pa nestabilnost.

Problem stabilnosti

Vsakdo razume stabilnost sposobnosti, da ohrani prvotno sestavo v nespremenljivosti. Enako se zgodi v postopku koagulacije. Koagulacijski prag krši to stanje. Nato se konča konstantna koncentracija razpršene faze in konstantna porazdelitev delcev v njej. V koloidni kemiji je eden od osrednjih problemov življenje ali smrt, ki ga sami izberejo razpršeni sistemi. Te naloge so nasprotne in jih je treba skoraj nenehno reševati. Na primer, ohranjanje ali uničenje razpršenega sistema.

Če je ta masa hrane - je treba ohraniti svojo stabilnost, in če je voda iz katerega koli vodnih teles - stabilnost je treba uničiti, čiščenje. To pomeni, da izpustimo vse slabe nečistoče. Ali na primer olje - njihova dispergirana faza je sestavljena iz kompleksnih supramolekularnih formacij, ki so ločene v neodvisno mikrofazo kot delci različnih velikosti. In tukaj razpršeni sistemi so najširše področje delovanja.

Staranje

Stopnja staranja koloidnega sola je odvisna od številnih dejavnikov: ločevanja faz, difuzijskega koeficienta, radijusa delcev, topnosti in makrofazne temperature. Elektro-koagulacija je pospešek staranja, ko je elektrolit koaguliran. Trki delcev ne povzročajo vedno fuzije, ker so obdani z dvojnim električnim slojem, nasprotno pa jih odbijajo drug od drugega.

S pomočjo elektrolitov lahko ta sloj uničimo ali deformiramo, s čimer pospešimo koalescenco. Vrsta elektrolita, to je liotropna serija ionov, valenca elektrolita vpliva na učinkovitost tega procesa. Hidrofobni soli se lahko razgradijo, če se elektroliti postopoma doda. To je postalo predmet številnih teoretičnih in eksperimentalnih del.

Ioni

Učinek elektrolitov na stanje hidrofobnega sola kaže, da je koagulacijsko delovanje odvisno od ionskega naboja. Hitrost koagulacije se bistveno poveča pri koncentraciji elektrolita, ki presega kritično vrednost (to je koagulacijski prag). Njegova formula se izračuna, če je znana koncentracija koagulatorja (elektrolit) -C, volumen elektrolita, ki se doda-V, in tudi skupni volumen sol-V₃₀ (ponavadi deset miligramov). Obseg, ki nasprotuje koagulacijskemu pragu, je koagulacijska sposobnost elektrolita in nižji koagulacijski prag, večja je sposobnost koagulacije elektrolita.

Vendar pa ni vse elektrolit vključeni v ta proces, tu je glavni lik je samo eden od elementov za iona, ki se ujema z njihovo polnjenje znak kot odgovoren za sovražnika (in ionov brezplačno, ki se imenuje za koagulacijo dejavnost, je vedno nasprotna dajatev, ki ima koloidni delec). Ta ion se imenuje ionski koagulant. In čim bolj je njena nabora, večja je koagulacijska sposobnost, v skladu s pravilom Schulze-Gardi. Razmerje med ionskim koagulantom in koagulacijskim pragom je opisano v teoriji Deryagin-Landau. Pravila elektrolitne koagulacije vključujejo pravilo vrednosti glede na razmerje koagulacijskih pragov za enovalentne, dvovalentne in trivalentne ione. Y₁ : Y₂ : Y₃ = 729: 11: 1. To pomeni, da je tri-bitni ion sposoben koagulirati 729-krat hitreje kot enomestni ion.

Spremembe

S časom in v povezavi z razvojem koloidne kemije kot znanosti so se določili nekatera odstopanja za pravilo vrednosti. Prag za koagulacijo ni odvisna samo od dajatev, in radij vplivnem ionskega strjevanju krvi, in sposobnost za absorpcijo in hidracijo, kot tudi same narave iona, ki spremlja koagulanta. Večnamenski ion daje učinek izmenjave delcev na delce, to pomeni, da se spremeni tudi potencial koloidnega delca.

Dodane ione se zamenjajo z nasprotji, ki jih nadomestijo v adsorpcijski in razpršeni plasti. Če je ionsko razmnoževalni ion majhen, kot je Al³⁺, Th⁴⁺ in druge, se pridobi superekvivalentna adsorpcija, ko ta ion nadomešča zadnjo neekvivalentno število nekdanjih ionov na površini delcev. In potem, na primer, namesto ene ali dveh ionov K⁺ se izkaže, da je Th⁴⁺. To kaže na spremembo potenciala in znaka obračuna.

Fizika

Koloidna mešanica je stabilna, če to pomaga elektrostatični odboj in sterični učinki. Zato metoda koagulacijo, je naslednji: elektrostatično odbojno prepreči s spreminjanjem pH ali dodajanje soli, zaradi katere so koloidni delci sposobni približati tej razdalji, ki je potrebna za njihovo lepljenje.

Namen koagulacije je tvorba flokulentnih grozdov, kar je potrebno, na primer, za sedimentacijo ali filtracijo vode. Samo, če kosmiči dosežejo dovolj veliko velikost, jih je mogoče odstraniti. In brez koagulacije je to izjemno nepraktično, saj traja veliko časa. Optimalna velikost flokulantov za čiščenje vode, na primer, mora biti več milimetrov, sicer je skoraj nemogoče odstraniti nečistoče.

Postopek

Koagulacija ima dve fazi:

1. Kemikalija se hitro pomeša z vodo - približno eno minuto, tako da je koagulant pravilno razporejen in ne uniči nastalih flokul. Za mešanje se običajno uporablja poseben mešalni tank.

2. Od pol ure do štirideset pet minut dejansko pride do koagulacije, Ko voda, ki prehaja več rezervoarjev z zmanjšano hitrostjo mešanja, tvori oborino.

Poseben primer je koagulacija, ki jo izvajajo elektroliti, pri čemer imajo dve hidrofobni soli različne znake obremenitve. V primeru konvencionalne koagulacije so koagulacijski ioni vključeni v polnjenje, v tem primeru pa je potrebno določeno mešalno razmerje med mešanicami, da se dopusti ta polnjenje.

Pomen

Medsebojna koagulacija je zelo pomembna tako v naravnih kot tehnoloških procesih. Na primer, nastajanje talnega obzorja je posledica koagulacije talnih elektrolitov s koloidi tal. Soli v vodi hidrolizirajo, tvorijo koloidni delci, pozitivno napolnjena, -A₁(OH)₃, ki delujejo s koloidnimi delci v vodi, ki so skoraj vedno negativno nabiti, kar vodi v medsebojno koagulacijo, po kateri se koagulirani delci precipitirajo.

Najbolj učinkovita koagulacija je, da v disperzni sistem dodamo elektrolite, ki vsebujejo ione z nasprotnim polnjenjem, s čimer se odpravi upor sedimentacije. Za postopke koagulacije elektrolita se uporabijo soli železa ali aluminija, pa tudi njihove zmesi. Koagulacijo lahko povzročimo na različne načine - od mehaničnih učinkov do sprememb temperature. Če se voda, na primer, vre ali zamrzne, nastane oborina. Prav tako vplivajo na koagulacijske procese različne sevanje, dodajanje tujkov, še posebej elektrolitov. To je elektrolitna koagulacija, ki je najpomembnejša in zato dobro raziskana in široko uporabljena.

Koagulacija elektrolita

Kot smo že omenili, elektrolit nastopi koagulacija najočitneje koloidnih sistemov, pri čemer je ionska stabilizator in obstojnost pri visoko zagotavlja elektrostatični odboj koloidnih delcev. Zato lahko sklepamo, da skupaj z delovanjem elektrolita zmanjša elektrostatično odbojnost delcev, delci pa se lahko držijo skupaj.

Tudi pri zelo nizki koncentraciji elektrolitov koloidne raztopine začnejo proces koagulacije - počasi ali hitro. Toda zelo pogosto je treba ustvariti zaščito stabilnosti soli, s čimer nastajajo adsorpcijske plasti na površini delcev, v kateri se povečajo strukturne in mehanske lastnosti. Tako je možno, da se popolnoma ustavi ali preprečevanje elektrolitov koagulacije, z dodajanjem raztopine makromolekularne snovi - natrijev kazeinat, želatina, jajčni albumin ali kaj podobnega.