Материал: 1_metodichka_po_khimii

внешних изменений (помутнения или изменения окраски), так как ско-

рость коагуляции еще очень низкая, вследствие чего эта стадия (I) коагу-

ляции называется «скрытой» коагуляцией (рис. 6.10). Дальнейшее добавле-

ние электролита свыше Спк вызывает еще большее сжатие диффузного слоя и уменьшение ζ-потенциала , что сопровождается помутнением рас-

твора, и начинается «явная» коагуляция. Вначале скорость коагуляции быстро увеличивается (стадия II), а затем становится постоянной, когда значение ζ-потенциаластанет равным нулю и наступит стадия быстрой ко-

агуляции (III).

Коагуляция смесями электролитов. На практике коагуляция часто вызывается действием смеси электролитов. При этом существует три воз-

можных варианта взаимодействия между электролитами: аддитивное дей-

ствие, антагонизм и синергизм.

Рис. 6.10. Влияние концентрации электролитана скорость коагуляции

Аддитивность - это суммирование коагулирующего действия ионов,

вызывающих коагуляцию.

Аддитивное действие проявляется в тех случаях, когда электролиты,

содержащие коагулирующие ионы, не взаимодействуют химически между собой. Например, смесь солей КСl и NaNО3 проявляет аддитивное дей-

ствие по отношению к коллоидным растворам как с отрицательно, так и с положительно заряженными гранулами. В первом случае коагуляцию вы-

зывают катионы К+ и Na+, во втором - анионы Сl- и NO3(-).

Антагонизм - это ослабление коагулирующего действия одного

181

электролита в присутствии другого.

Pb2+ + 2Cl- = PbCl2↓

Антагонизм действия наблюдается в тех случаях, когда в результате химической реакции между электролитами коагулирующие ионы связы-

ваются в нерастворимое соединение (выпадают в осадок) либо в прочный комплекс, который не обладает коагулирующей способностью. Например,

коагулирующее действие катионов Рb2+ по отношению к отрицательно за-

ряженным гранулам ослабляется в присутствии NaCl, так как протекает реакция, в результате которой уменьшается концентрация коагулирующих ионов Рb2+ в растворе из-за выпадения в осадок РbСl2:

Синергизм - это усиление коагулирующего действия одного элек-

тролита в присутствии другого.

Синергизм действия возможен, когда между электролитами проис-

ходит химическое взаимодействие, в результате которого образуется мно-

гозарядный ион, обладающий очень высокой коагулирующей способно-

стью. Например, коагулирующее действие FeCl3 и KCNS по отношению к положительно заряженным гранулам (коагулирующие ионы Сl(-) и CNS-)

усиливается во много раз, так как происходит реакция, в результате кото-

рой образуются многозарядные анионы [Fe(CNS)6]3-, проявляющие высо-

кую коагулирующую способность:

FeCl3 + 6KCNS → K3[Fe(CNS)6] + 3KCl

Используя электролиты в лабораторной и медико-санитарной прак-

тике, необходимо всегда учитывать возможность коагуляции в биологиче-

ских средах. Так, при введении различных лекарственных веществ в орга-

низм (в виде инъекций) следует предварительно убедиться в том, что эти вещества не являются синергистами, чтобы избежать возможной коагуля-

ции. С другой стороны, при очистке промышленных вод вредным может оказаться антагонизм вводимых электролитов, препятствующий разруше-

нию коллоидных загрязнений.

В природных водах, как и в промышленных сточных водах, коагуля-

182

ция нередко происходит в результате смешивания дисперсных систем, со-

держащих разнородные частицы. Гетерокоагуляцией называется коагу-

ляция коллоидных растворов, содержащих разнородные частицы, отлича-

ющиеся по химической природе, знаку или величине заряда.

Частным случаем гетерокоагуляции является взаимная коагуляция

- слипание разноименно заряженных гранул коллоидных растворов. При этом коагуляция происходит тем полнее, чем полнее нейтрализуются заря-

ды гранул.

Гетерокоагуляции широко используется на практике в связи с про-

блемой очистки природных и промышленных вод. В воду, содержащую коллоидные примеси, добавляют соли алюминия или железа (3), которые являются хорошими коагулянтами. Эти соли в результате гидролиза дают малорастворимые гидроксиды Аl(ОН)3 или Fe(OH)3, образующие коллоид-

ные растворы с положительно заряженными гранулами. В результате про-

исходит коагуляция, сопровождающаяся образованием хлопьев из агре-

гированных разнородных мицелл, которые выпадают в осадок.

В процессе коагуляции, связанной с потерей агрегативной устойчи-

вости, происходит разрушение коллоидного раствора, сопровождающееся выпадением осадка - коагулята. Однако, если коагуляту возвратить агрега-

тивную устойчивость, то может произойти обратный процесс - пептизация.

Пептизацией называется процесс, обратный коагуляции - превращение осадка, образовавшегося в результате коагуляции, в устойчивый коллоид-

ный раствор.

Пептизация может проводиться двумя путями, каждый из которых приводит к увеличению агрегативной устойчивости за счет восстановления достаточно рыхлых ионных атмосфер у мицелл:

промыванием коагулята чистым растворителем (дисперсионной сре-

дой), что приводит к вымыванию из системы ионов, вызвавших коагуля-

цию, и разрыхлению ионных атмосфер вокруг частиц;

добавлением специального электролита-пептизатора, ионы которого,

183

адсорбируясь на поверхности частиц коагулята, восстанавливают рыхлые ионные атмосферы вокруг этих частиц и способствуют переходу их в кол-

лоидное состояние.

Однако не всякий полученный при коагуляции осадок поддается пепти-

зации. Важнейшие условия эффективной пептизации заключаются в сле-

дующем:

к пептизации способны только свежеполученные осадки, так как увеличение продолжительности контакта частиц дисперсной фазы между собой приводит к постепенному уплотнению осадка и вытеснению жидкой фазы из его структуры;

необходимо добавление небольших количеств электролита-

пептизатора, в ином случае может вновь наступить коагуляция;

пептизации способствуют перемешивание и нагревание.

Процесс пептизации лежит в основе лечения ряда патологических изме-

нений в организме человека: рассасывания атеросклеротических бляшек на стенках кровеносных сосудов, почечных и печеночных камней или тром-

бов в кровеносных сосудах под действием антикоагулянтов. При этом необходимо учитывать своевременность введения лекарственных веществ

(антикоагулянтов) в кровь: застарелые тромбы в кровеносных сосудах, а

также уплотнившиеся камни практически не пептизируются, т.е. не расса-

сываются.

6.9. Грубодисперсные системы: суспензии, эмульсии, аэрозоли

Грубодисперсные системы делятся на три группы: эмульсии, суспензии и аэрозоли.

Эмульсии – это дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой.

Их можно также разделить на две группы:

1. прямые – капли неполярной жидкости в полярной среде (масло в во-

184

де);

2. обратные (вода в масле).

Изменение состава эмульсий или внешнее воздействие могут привести к превращению прямой эмульсии в обратную и наоборот. Примерами наиболее известных природных эмульсий являются молоко (прямая эмуль-

сия) и нефть (обратная эмульсия). Типичная биологическая эмульсия – это капельки жира в лимфе. В химической технологии широко используют эмульсионную полимеризацию как основной метод получения каучуков,

полистирола, поливинилацетата и др.

Суспензии – это грубодисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.

Особую группу составляют грубодисперсные системы, в которых кон-

центрация дисперсной фазы относительно высока по сравнению с ее не-

большой концентрацией в суспензиях. Такие дисперсные системы назы-

вают пастами. Например, вам хорошо известные из повседневной жизни зубные, косметические, гигиенические и др.

Аэрозоли – это грубодисперсные системы, в которых дисперсионной средой является воздух, а дисперсной фазой могут быть капельки жидко-

сти (облака, радуга, выпущенный из баллончика лак для волос или дезодо-

рант) или частицы твердого вещества (пылевое облако, смерч).

Коллоидные системы занимают промежуточное положение между гру-

бодисперсными системами и истинными растворами. Они широко распро-

странены в природе. Почва, глина, природные воды, многие минералы, в

том числе и некоторые драгоценные камни, – все это коллоидные системы.

Большое значение имеют коллоидные системы для биологии и медицины.

В состав любого живого организма входят твердые, жидкие и газообраз-

ные вещества, находящиеся в сложном взаимоотношении с окружающей средой. С химической точки зрения организм в целом – это сложнейшая совокупность многих коллоидных систем.

Коллоидные системы подразделяют на золи (коллоидные растворы) и

185