Co je koagulace? Prah koagulace. Pravidla koagulace elektrolytů

Koloidní chemie je věda rozptýlených systémů a povrchových jevů vyskytujících se na rozhraní fází a její hlavní teorie je koagulace. Prah koagulace závisí na mnoha faktorech. Koloidní chemie kromě toho studuje adsorpci, adhezi, smáčení a další jevy v disperzních systémech. Tento článek bude věnován jedné ze sekcí, která je však úzce spjata s ostatními.

Koagulace

Co je koagulace? Přeloženo z latiny, koagulace, kondenzace, složených jemných částic v disperzních systémů a jejich konverze na větší v důsledku spojení, proces stejně týkající se chemie a fyziky. Tak se tvoří koagulační struktury. Tato teorie je vytvořen následovně: je dispergovaná fáze, vyznačující se tím, že částice jsou v Brownova pohybu (nezávisle na sobě), až do doby, kdy dvě částice nejsou přiblížit na vzdálenost, ve které může být jejich středy stanovena jako poloměr sféry vlivu (označenou prostřednictvím d).

Tato vzdálenost je přibližně rovna součtu poloměrů částic, a přímý kontakt, je nevyhnutelné, protože najednou (okamžitý skok) se objeví interakční síly, částice jsou přitahovány k sobě a shrnout. Kolize pravděpodobnost více než dvěma částicemi je zanedbatelný, a tudíž přitahuje buď jedno-, dvou- nebo jednovláknové nebo dvakrát částic mezi sebou, s jedinou trojitý, a tak dále. Proto začíná teorie chemických bimolekulárních reakcí. To je koagulace. Koagulační prah vede k vysrážení v koloidní roztok v podobě vloček (vločky), nebo dostanete želé.

Definice

Co je to koagulace jako proces - zjistíte, že je to možné, nyní je nutné odvodit definici. Koagulace je snížení stupně disperze a také počet částic tím, že se slepí. Výsledkem je sedimentace dispergované fáze (tj. Ztráta částic) nebo jakékoliv změny v původně prezentovaném disperzním systému. V přírodě lze pozorovat, jak dochází k spontánní koagulaci. Jedná se o stárnutí koloidního roztoku (sol) s delaminací na dispergované médium a pevnou fázi s dosažením minimální energie. Lidstvo však uměle způsobuje koagulaci pomocí koagulantů (speciálních činidel).

Prah koagulace je menší množství elektrolytu, které postačuje k zahájení procesu srážení. Jeho struktury se nazývají koagulace. Vznikají, jestliže rozptýlený systém ztratí stabilitu sedimentace. Dostatečný obsah dispergované fáze poskytuje posílení celého objemu celého disperzního systému. Nicméně celé kapalné médium nemůže "tvrdit", koloidní dispergovaná fáze je obvykle velmi malá, což je několik procent celkové hmotnosti.

Vlastnosti

Síla koagulační struktury není příliš vysoká, mechanické účinky mohou způsobit spontánní zotavení v dispergovaném mobilním médiu. Tato vlastnost (tixotropie) má polymery, laky, barvy, kde se vytvářejí koagulační struktury díky pigmentům a plnidlům. Nejcharakterističtějším příkladem jsou prostorové mřížky, které vznikají v disperzích jílů, když jsou koagulovány elektrolyty.

Sedimentační stabilita brání usazování částic, které jsou poměrně těžké, ale neusazují se pod vlivem gravitace. To se děje ve všech grubodispersionnyh systémy, které lze vidět v příkladech vysrážení v suspenzi v emulzích a smetana, kde se separace čistého disperze střední vrstvy a vrstva fáze disperze. Pro sedimentaci jsou typické dva typy: pomalé usazování a rychlé usazování. V prvním případě se částice nelepí, usazují se odděleně a ve druhé se usadí. První případ ukazuje stabilitu sedimentace a druhá ukazuje nestabilitu.

Problém stability

Každý chápe stabilitu schopnosti zachovat původní kompozici v neměnnosti. Totéž se děje v koagulačním procesu. Koagulační práh tento stav porušuje. Pak skončí čas konstantní koncentrace dispergované fáze a konstantní distribuce částic v ní. V oblasti koloidní chemie je jedním z hlavních problémů život nebo smrt, která je pro sebe sama vybrána rozptýlenými systémy. Tyto úkoly jsou opakem a musí být vyřešeny téměř nepřetržitě. Například zachování nebo zničení rozptýleného systému.

Pokud je tato potravinářská hmota - je nutné zachovat její stabilitu a pokud je voda z jakýchkoli vodních těles - musí být zničena stabilita, čištění. To znamená, že vysychá všechny špatné nečistoty. Nebo například olej - jejich dispergovaná fáze se skládá z komplexních supramolekulárních forem, které jsou rozděleny do nezávislé mikrofáze jako částice různých velikostí. A zde disperzní systémy jsou nejširší oblastí činnosti.

Stárnutí

Rychlost stárnutí koloidního solu závisí na mnoha faktorech: separace fází, difuzní koeficient, poloměr částic, rozpustnost a makrofázová teplota. Elektrokoagulace je zrychlení stárnutí, když je elektrolyt koagulován. Srážky částic nevedou vždy k fúzi, protože jsou obklopeny dvojitou elektrickou vrstvou, naopak je navzájem odpuzují.

Pomocí elektrolytů může být tato vrstva zničena nebo deformována, čímž se urychlí koalescence. Typ elektrolytu, tj. Lyotropní série iontů, valence elektrolytu ovlivňují účinnost tohoto procesu. Pokud se elektrolyty postupně přidávají, hydrofobní solí se mohou rozpadat. To se stalo předmětem obrovského množství teoretických a experimentálních prací.

Ions

Účinek elektrolytů na stav hydrofobního solu ukazuje, že koagulační účinek závisí na iontovém náboji. Rychlost koagulace je významně zvýšena při koncentraci elektrolytu, která překračuje kritickou hodnotu (to je práh koagulace). Jeho vzorec se vypočítá, pokud je známa koncentrace koagulátoru (elektrolytu) -C, objem elektrolytu, který je přidán V, a také celkový objem sol-V₃₀ (obvykle deset miligramů). Velikost proti prahové koagulaci, je koagulační kapacita elektrolytu, a tím nižší je hranice srážení, tím vyšší je schopnost elektrolytu koagulovat.

Avšak ne všechny elektrolyt je zapojen do tohoto procesu, zde je hlavní znak je pouze jedním prvkem z iontu, která odpovídá jejich nabití označení jako náboje nepřítele (a iontového náboje, volal po koagulační aktivitu, je vždy naproti náboje, který má koloidní částice). Tento ion se nazývá iontový koagulant. A čím více jeho náboje, tím vyšší koagulační schopnost je podle Schulze-Gardiho pravidla. Vztah mezi iontovým koagulačním činidlem a práškem koagulace je popsán v Deryagin-Landauově teorii. Pravidla koagulace elektrolytů zahrnují pravidlo hodnoty týkající se poměru koagulačních prahů pro monovalentní, dvojmocné a trivalentní ionty. Y₁ : Y₂ : Y₃ = 729: 11: 1. To znamená, že trojbitový iont je schopen koagulovat 729krát rychleji než jednosytný iont.

Pozměňovací návrhy

S časem a v souvislosti s vývojem koloidní chemie jako vědy byly zjištěny jisté odchylky od pravidla hodnoty. Práh koagulace závisí nejen na náboji, a poloměr vlivem iontů koagulantu, a absorpční kapacita a hydratace, stejně jako samotné povahy iontu, která je připojena koagulační činidlo. Vícenásobné náboje poskytují účinek výměny náboje částic, tj. Pokud se mění nábojové znaménko, změní se také potenciál koloidní částice.

Přidané ionty se vyměňují s protiionty, nahrazují je v adsorpčních a difúzních vrstvách. Pokud je násobený nabitý iont malý, například Al³⁺, Th⁴⁺ a další, získává se superequivalentní adsorpce, když tento ion nahrazuje nestacionární množství předcházejících iontů na povrchu částic. A pak, například, místo jednoho nebo dvou iontů K⁺ se ukázalo být Th⁴⁺. To ukazuje změnu potenciálu a znamení poplatku.

Fyzika

Koloidní směs je stabilní, pokud to napomůže elektrostatickému odpuzování a sterickým účinkům. To je důvod, proč způsob koagulační je následující: elektrostatické odpuzování je zabráněno změnou pH nebo přidáním soli, v důsledku čehož jsou koloidní částice jsou schopny se pohybovat blíže k této vzdálenosti, která je nutná pro jejich lepení.

Cílem koagulace je vytvoření vločkovitých klastrů, které jsou nezbytné například pro sedimentaci nebo filtraci vody. Pouze pokud vločky dosáhnou dostatečně velké velikosti, mohou být odstraněny. A bez koagulace je to mimořádně nepraktické, protože to trvá obrovské množství času. Optimální velikost flokulantů pro čištění vody by měla být například několik milimetrů, jinak je téměř nemožné odstranit nečistoty.

Proces

Koagulace má dvě fáze:

1. Chemikálie se rychle smísí s vodou - přibližně jednu minutu, aby byl koagulant správně rozdělen a nezničil vytvořené flokulály. Obvykle se pro smíchání používá speciální mixer-nádrž.

2. Od půl hodiny do čtyřiceti pěti minut skutečně koagulace probíhá, Když voda, která prochází několika tanky s klesající rychlostí míchání, tvoří sraženinu.

Zvláštním případem je, když se koagulace provádí elektrolyty, kde dvě hydrofobní soly mají různé známky nábojů. V případě konvenční koagulace se koagulační ionty podílejí na dobíjení a v tomto případě je potřebný určitý míšovací poměr smíchaných solů, aby bylo umožněno toto nabití.

Význam

Vzájemná koagulace je velmi důležitá jak v přírodních, tak v technologických procesech. Například tvorba půdního obzoru je způsobena koagulací půdních elektrolytů půdními koloidy. Soli ve vodě hydrolyzují, vytvářejí koloidní částice, kladně nabité, -A₁(OH)₃, které interagují s koloidními částicemi ve vodě, které jsou téměř vždy záporně nabité, což vede k vzájemné koagulaci, po které se koagulované částice vysráží.

Nejúčinnější koagulace je, když do dispergovaného systému jsou přidávány elektrolyty obsahující ionty s protilehlým nábojem, čímž se eliminuje sedimentační odolnost. Pro elektrolytické koagulační procesy se používají soli železa nebo hliníku, jakož i jejich směsi. Koagulace může být způsobena různými způsoby - od mechanických účinků až po změny teploty. Pokud voda například vaří nebo zmrazí, vytvoří se sraženina. Také ovlivní koagulační procesy různé záření, přidání cizích látek, zejména elektrolytů. Je to koagulace elektrolytů, která je nejdůležitější, a proto je dobře studována a široce využívána.

Koagulace elektrolytů

Jak již bylo uvedeno, koagulační elektrolyt vyskytuje nejzřetelněji v koloidních systémech, kde iontový stabilizátor, a stabilita ve vysoce poskytuje elektrostatické odpuzování koloidních částic. Proto lze vyvodit závěr, že společně s působením elektrolytu klesá elektrostatické odpuzování částic a částice se mohou nechat dohromady.

Dokonce i při nedostatečné koncentraci elektrolytů začínají koloidní roztoky proces koagulace - pomalé nebo rychlé. Velmi často je však třeba vytvořit ochranu stability solí, vytvářet adsorpční vrstvy na povrchu částic, ve kterých se zvyšují strukturální a mechanické vlastnosti. Je tedy možné úplně zastavit nebo zabránit koagulaci elektrolytu jednoduchým přidáním roztoku vysokomolekulárních sloučenin - kaseinát sodný, želatina, vaječný albumin nebo podobně.