Što je koagulacija? Prag za koagulaciju. Pravila koagulacije elektrolita

Koloidna kemija je znanost o raspršenim sustavima i površinskim pojavama koje se javljaju na sučeljima faza, a njegova glavna teorija jest koagulacija. Prag za koagulaciju ovisi o mnogim čimbenicima. Koloidna kemija osim toga proučava adsorpciju, adheziju, vlaženje i druge pojave u disperznim sustavima. Ovaj će članak biti posvećen jednom od odjeljaka, koji je ipak blisko povezan s ostalima.

koagulacija

Što je koagulacija? Prevedena od latinske, koagulaciju, kondenzacije spoja fine čestice u disperznih sustava i njihovu konverziju u veće kao rezultat spajanja, postupak se odnosi jednako na kemije i fizike. Tako nastaju koagulacijske strukture. Ova teorija je konstruirana kako slijedi: je disperzna faza, naznačen time što su čestice u Brown pokreta (samostalno) do vremena kada se dvije čestice ne dolaze bliže udaljenosti na kojoj su njihovi centri mogu se odrediti kao radijusa nadležnosti tvrtke (obilježene d).

Ova udaljenost je približno jednak zbroju polumjera čestica, te direktan kontakt je neizbježan, jer je iznenada (neposredna skok) pojavljuju interakcije sile, čestice privlače jedna drugu i agregirane. Sudar Vjerojatnost više od dvije čestice je zanemariv, a time i privlači bilo jednokrevetne, dvokrevetne ili jednokrevetne ili dvokrevetne-čestice međusobno, s jednim trostruki, i tako dalje. Stoga započinje teorija kemijskih bimolekularnih reakcija. Ovo je koagulacija. Prag za zgrušavanje dovodi do taloženja u koloidno rješenje u obliku pahuljica (pahuljice), ili dobijete žele.

definicija

Što je koagulacija kao proces - kako bi saznali da je to moguće, sada je nužno izvući definiciju. Koagulacija je smanjenje stupnja disperzije, kao i broj čestica tako da se drže zajedno. Rezultat je sedimentacija raspršene faze (tj. Gubitak čestica) ili bilo kakve promjene u disperznom sustavu koji je izvorno predstavljen. U prirodi se može promatrati kako dolazi do spontane koagulacije. Ovo je starenje koloidne otopine (sol) s delaminacijom u raspršeni medij i čvrstu fazu s postizanjem minimalne energije. Ali čovječanstvo može umjetno uzrokovati koagulaciju uz pomoć koagulanata (posebnih reagensa).

Prag za zgrušavanje je manja količina elektrolita, dovoljna za početak procesa taloženja. Njegove strukture nazivaju se koagulacija. Oni nastaju ako disperzirani sustav gubi stabilnost sedimentacije. Dovoljni sadržaj raspršene faze daje pojačanje punog volumena cijelog raspršenog sustava. Međutim, cijeli tekući medij ne može "otvrdnuti", koloidna dispergirana faza je obično vrlo mala, nekoliko posto ukupne mase.

nekretnine

Snaga koagulacijske strukture nije previsoka, mehanički učinci mogu uzrokovati spontano oporavak u disperziranom mobilnom mediju. Ova svojstva (tiksotropija) imaju polimere, lakove, boje, pri čemu nastaju koagulacijske strukture uslijed pigmenata i punila. Najkarakterističniji primjer su prostorne rešetke koje nastaju u disperzijama glina kada su koagulirane elektrolitima.

Stabilnost sedimentacije suprotstavlja taloženje čestica koje su prilično teške, ali se ne podmiruju pod utjecajem gravitacije. To se događa sve grubodispersionnyh sustava koji se mogu vidjeti u primjerima taložiti u suspenziji u emulzije i kreme, gdje je odvajanje čistog disperzije srednjeg sloja i sloja faze disperzije. Za sedimentaciju su dva uzorka tipična: lagano naseljavanje i brzo. U prvom slučaju, čestice se ne pridržavaju, naseljavaju se odvojeno, au drugom se slažu zajedno. Prvi slučaj pokazuje stabilnost sedimentacije, a druga pokazuje nestabilnost.

Problem stabilnosti

Svatko razumije stabilnost sposobnosti da zadrži izvorni sastav u nepromjenjivosti. Isto se događa iu procesu zgrušavanja. Prag za zgrušavanje krše ovo stanje. Tada se završava vrijeme konstantne koncentracije raspršene faze i konstantna raspodjela čestica u njemu. U koloidnoj kemiji, jedan od središnjih problema je život ili smrt, koja se sami odabiru raspršenim sustavima. Ti su zadaci suprotni, i oni se moraju riješiti gotovo stalno. Na primjer, očuvanje ili uništavanje sustava raspršivanja.

Ako je ova masa hrane - potrebno je održavati stabilnost, a ako voda iz bilo kojeg vodenog tijela - stabilnost mora biti uništena, čišćenje. To jest, da istisne sve loše nečistoće. Ili, na primjer, ulje - njihova raspršena faza sastoji se od složenih supramolekularnih formacija koje su odvojene u neovisnu mikrofazu kao čestice različitih veličina. I ovdje raspršeni sustavi su najšire područje djelovanja.

starenje

Stopa starenja koloidnog sola ovisi o mnogim čimbenicima: razdvajanju faza, koeficijentu difuzije, radijusu čestica, topivosti i temperaturi makrofaze. Elektrokoagulacija je ubrzanje starenja kada se elektrolit koagulira. Udaranje čestica ne uzrokuje uvijek spajanje jer su okruženi dvostrukim električnim slojem, naprotiv, odbijajući ih jedni od drugih.

Uz pomoć elektrolita ovaj se sloj može uništiti ili deformirati, čime se ubrzava koalescencija. Tip elektrolita, tj. Lyotropna serija iona, valencija elektrolita utječe na učinkovitost ovog procesa. Hidrofobni solovi mogu se razgraditi ako se postupno dodaju elektroliti. To je postalo objektom velikog broja teorijskih i eksperimentalnih djela.

ioni

Učinak elektrolita na stanje hidrofobnog sol pokazuje da koagulacijsko djelovanje ovisi o ionu naboja. Brzina koagulacije je znatno povećana pri koncentraciji elektrolita koja prelazi kritičnu vrijednost (ovo je prag za zgrušavanje). Njegova se formula izračunava ako je poznata koncentracija koagulacije (elektrolita) -C, volumen dodanog elektrolita V, kao i ukupni volumen sol-V₃₀ (obično deset miligrama). Magnituda protivi koagulacija prag, je koagulacijom kapacitet elektrolita, a donji prag od zgrušavanja, veća je mogućnost elektrolita za zgrušati.

Međutim, nisu svi elektrolit koji su uključeni u ovaj proces, ovdje je glavni lik je samo jedan element ion koji odgovara njihovu punjenja znak kao zadužena za neprijatelja (i iona naboja, pozvao coagulating aktivnosti, uvijek je nasuprot naboja, koji ima koloidnu česticu). Ovaj se ion naziva ionskim koagulantom. I to je veći njegov naboj, veća koagulacijom sposobnost pravila Schulze-Hardy. Komunikacija između iona i pragu koagulant zgrušavanja opisano u teoriji Deryagina-Landau. Uvjeti koagulacije elektrolit su valencije i općenito, odnos koagulacije vezi prag za monovalentan, dvovalentan i trovalentne ione. Y₁ : Y₂ : Y₃ = 729: 11: 1. To znači da trostruki ion može koagulirati 729 puta brže od jednoznamenkastog iona.

izmjene

S vremenom i vezano uz razvoj koloidne kemije kao znanosti, određena su odstupanja uspostavljena na pravilo vrijednosti. Koagulacija prag ne ovisi samo o naboja, a radijus utjecaja iona-koagulant, a kapacitet za apsorpciju i hidratacije, kao i samoj prirodi iona koji prati zgrušava. Ion s više naboja daje učinak zamjene naboja čestica, tj. Ako promjena oznake naboja mijenja i potencijal koloidne čestice.

Dodani ioni se izmjenjuju s protuionicama, zamjenjujući ih u adsorpcijskim i difuznim slojevima. Ako je množenje nabijen ion malen, kao što je Al³⁺, th⁴⁺ i drugima, dobiva se supereekvivalentna adsorpcija kada ovaj ion nadomješta nijedanvivalentni broj bivših iona na površini čestica. I onda, na primjer, umjesto jednog ili dva iona K⁺ Ispada da je Th⁴⁺. To pokazuje promjenu potencijala i znak naplate.

fizika

Koloidna smjesa je stabilna ako ga elektrostatska odbojnost i sterički učinci pomažu. To je razlog zašto je metoda za koagulaciju je kako slijedi: elektrostatičkog odbojnost se spriječiti promjenom pH ili dodavanjem soli, zbog čega su koloidne čestice se mogu kretati bliže toj udaljenosti koja je potrebna za njihovu ljepljenja.

Cilj koagulacije je formiranje flocculentnih klastera, što je neophodno, na primjer, za taloženje ili filtriranje vode. Samo ako su pahuljice dostigle dovoljno veliku veličinu, mogu se ukloniti. I bez koagulacije, ovo je izuzetno nepraktično jer se traži velika količina vremena. Optimalna veličina flokulanta za pročišćavanje vode, na primjer, treba biti nekoliko milimetara, inače je skoro nemoguće ukloniti nečistoće.

Postupak

Koagulacija ima dvije faze:

1. Kemijska se smjesa brzo miješa s vodom - otprilike jednu minutu, tako da je koagulant pravilno raspoređen i ne uništava nastale flokulte. Obično se za miješanje koristi poseban mješalica.

2. Od pola do četrdeset i pet minuta zapravo dolazi do koagulacije, Kada voda, prolazeći nekoliko spremnika s smanjenom brzinom miješanja, stvara talog.

Zasebni slučaj je kada se koagulacija izvodi elektrolitima, gdje dva hidrofobna sola imaju različite znakove naboja. U slučaju konvencionalne koagulacije, koagulacijski ioni su uključeni u punjenje, a u ovom slučaju potreban je određeni omjer miješanja solova koji se miješaju kako bi se omogućilo ponovno punjenje.

vrijednost

Uzajamna koagulacija je vrlo važna u prirodnim i tehnološkim procesima. Na primjer, formiranje horizonta tla je rezultat koagulacije elektrolita tla pomoću koloida tla. Soli u vodi hidroliziraju se, stvaraju koloidnih čestica, pozitivno napunjen, -A₁(OH)₃, koji stupaju u interakciju s koloidnim česticama u vodi, koji su gotovo uvijek negativno napunjeni, što dovodi do međusobne koagulacije, nakon čega koagulirane čestice precipitiraju.

Najučinkovitija koagulacija je kada se u disperzirani sustav dodaju elektroliti koji sadrže ione s suprotnim nabojem, čime se uklanja otpor sedimentacije. Za postupke koagulacije elektrolita koriste se željezne ili aluminijske soli, kao i njihove smjese. Koagulacija može biti uzrokovana na različite načine - od mehaničkih učinaka do promjena temperature. Ako se voda, na primjer, kuhati ili zamrznuti nastaje talog. Također utječu na postupke zgrušavanja različitih zračenja, dodavanje stranih tvari, osobito elektrolita. To je najvažnija koagulacija elektrolita, pa stoga dobro proučena i široko korištena.

Koagulacija elektrolita

Kao što je već spomenuto, zgrušavanje elektrolit se najčešće jasno koloidnim sustavima, gdje ionski stabilizator i stabilnosti vrlo daje elektrostatskog odbijanja čestica koloidnih. Može se zaključiti da je, zajedno s djelovanjem elektrolita smanjuje elektrostatskog odbijanja čestica a čestice dobiti priliku da aglomerat.

Čak i uz vrlo visoku koncentraciju elektrolita, koloidna rješenja započinju proces koagulacije - sporo ili brzo. Ali vrlo često je potrebno stvoriti zaštitu stabilnosti solova, stvarajući adsorpcijske slojeve na površini čestica u kojima se povećavaju strukturna i mehanička svojstva. Tako je moguće da se u potpunosti spriječiti ili elektrolita koagulaciju, jednostavnim dodavanjem otopine makromolekula spojeva - natrij kazeinat, želatina, jaje albumin ili nešto slično.