Кинетика коагуляции электролитами.

В качестве количественной характеристики коагуляции Зигмонди предложил использовать:

а) скорость коагуляции

Скорость коагуляции W – это изменение концентрации коллоидных частиц в единицу времени при постоянном объеме системы

W = - ( ,

где - концентрация частиц;

t – время.

б) степень коагуляции α:

,

где Z – общее число столкновений частиц в единицу времени;

Z_эф – число эффективных столкновений ( т.е. приводящих к

коагуляции)

Если α=1, происходит быстрая коагуляция, т.е. каждое столкновение частиц приводит к их слипанию.

Если α=0, коагуляция не происходит, коллоидный раствор агрегативно устойчив.

Если 0<α<1 наблюдается медленная коагуляция, т.е. только некоторые столкновения частиц приходят к их слипанию.

Чтобы частицы при столкновении слиплись, а не разлетелись как упругие шары, должен быть преодолен потенциальный барьер коагуляции ∆Uк- препятствующий слипанию частиц, или это энергия активации процесса коагуляции.

Следовательно, коагуляция произойдет только в том случае, когда коллоидные частицы будут обладать кинетической энергией, достаточной для преодоления этого барьера.

Для увеличения степени коагуляции необходимо снижать потенциальный барьер. Это достигается добавлением электролита-коагулянта.

Зависимость скорости коагуляции от концентрации электролита:

На графике видны 3 участка:

1. W = - ( α = 0,

Следовательно, кинетическая энергия КT<<∆ - лиофобный золь агрегативно устойчив.

2. W = - ( 0<α<1

КT ≤ ∆Uк, т.е. потенциальный барьер коагуляции больше, но соизмерим с кинетической энергией коллоидных частиц; с увеличением концентрации электролита-коагулянта он уменьшается, а скорость увеличивается.

С_КМ – порог коагуляции медленной коагуляции;

С_КБ – порог коагуляции быстрой коагуляции;

Этот участок кривой выражает зависимость:

W= f (C) ; α= f (C) ; ∆Uк = f (C)

На этом участке происходит медленная коагуляция.

3. W - ( >0; W ≠ f (C); α=1 КT>>∆Uк

Каждое столкновение приводит к слипанию частиц – идет быстрая коагуляция.

Быстрая коагуляция.

Теория быстрой коагуляции, разработанная Смолуховским 1916г., основана на следующих положениях:

1. Рассматриваемая система является монодисперсной, радиус частиц – r.

2. т.е. все столкновения являются эффективными.

3. только столкновения первичных частиц.

4. инетика коагуляции подобна кинетике бимолекулярной реакции.

Для характеристики быстрой коагуляции используется период коагуляции (период половинной коагуляции) Ɵ. Период коагуляции ϴ - это время, через которое концентрация коллоидных частиц уменьшается в 2 раза. При V_t = , t=0 следовательно ϴ = .

Согласно данной теории, константа коагуляции зависит от коэффициента диффузии, и может быть вычислена по уравнению:

K=16πDr

Если подставить величину коэффициента диффузии, то K= , т.е. зная вязкость дисперсионной среды и температуру, можно вычислить коэффициент коагуляции.