Электролиттік коагуляция түрлері

Зольдерді электролиттермен коагуляциялағ анда екі тү рлі коагуляция болады: концентрациялық коагуляция жә не бейтараптану коагуляциясы.

Концентрациялық коагуляуция индеференттік электрлиттің ә серінен болады; ол кезде қ арсы иондардың диффузиялық қ абат қ ысылу салдарынан ζ -поетнциалының абсолюттік мә ні азаяды.

Кү міс нитратымен тұ рақ танғ ан хлорлы кү міс кірнесіне калий нитратын қ осқ андағ ы концентрациялық коагуляцияны қ арастырайық.

Ол кірненің мицелласының формуласын былай жазуғ а болады:

3- суретте кү міс хлориді мицелласының Қ ЭҚ -тың потенциал ө згерісінің графигі кө рсетілген.

3- сурет. Кү міс хлориді мицелласының 4-сурет. Кү міс хлориді бө лшектерінің

Қ ЭҚ -тың потенциал ө згерісі ә рекеттесуінің сипаттайтын потенциалдық қ исық

Ондағ ы 1- қ исық бастапқ ы мицеллағ а, ал 2-қ исық кү міс нитратының коагуляция болдыратындай мө лшерде қ осқ аннан кейінгі жағ дайғ а тә н қ исық тар. Кү міс нитратын қ осқ анда қ арсы иондардың диффузиялық қ абаты қ ысылады да, мицелланың формуласы мынадай болады:

4-суретте осы кірнедегі бө лшектердің ә рекеттесуін сипаттайтын потенциалдық қ исық тар берілген. Бастапқ ы коллоидтық бө лшектің -потенциалы оң болады, ол потенциалдық тосқ ауыл (1- қ исық) жасайды. Сондық тан коллоидтық бө лшектер соқ тығ ысқ анда бірін бірі тебеді де, коагуляция болмайды. Калий нитратын қ осқ аннан кейін -потенциал кеміп нө лге тең болады жә не (2- қ исық). Сондық тан коллоидтық бө лшектердің жақ ындауына ешнә рсе кедергі жасамайды, олар соқ тығ ысып бірігеді, яяғ ни коагуляция болады. Қ арастырғ ан жағ дайда коагуляцияның себебі қ арсы иондар концентрацияның артуы болғ андық тан, оны концентрациялық коагуляция деп атайды.

Бейтараптану коагуляциясы кірнеге индиференттік емес электролит қ осқ анда болады. Фаянс-Панет ережесі бойынша бұ л кезде потенциал анық тағ ыш иондар қ иын еритінқ осылыстарғ а айналып, термодинамикалық потенциалдың () абсолюттік мә ні азаяды, ендеше, - потенциалы да тө мендеп, нө лге дейін азаяды.

Бастапқ ы кірне ретінде қ арастырғ ан кірнесін алсақ, онда потенциал анық тағ ыш иондарды бейтараптау ү шін кірнеге, мысалы, калий хлоридін енгізу керек. Осы индифференттік емес электролиттің белгілі- бір мө лшерін қ осқ аннан кейінгі мицелланың формуласы былай болады: z

Жү йеде бө лшектерінің бетінде абсорбцияланатын иондар болмайды, сондық тан бет электробейтарапты болады. Осындай бө лшектер соқ тығ ысқ анда бірігіп, коагуляция болады.

Бұ л жолы коагуляция себебі потенциал анық тағ ыш иондардың бейтараптануы болғ андық тан, мұ ндай коагуляцияны бейтараптану коагуляциясы деп атайды.

Толық бейтараптану коагуляциясы болу ү шін индифференттік емес электролит тек эквивалентті мө лшерде қ осылуы керек. Егер оның мө лшері одан кө п болса, онда “ қ айта зарядталу” қ ұ былысы болады.

Коллоидтық жү йелердің тұ рақ тылығ ы мен коагуляциясының қ азіргі теориясы (ДЛФО теориясы)

Қ азіргі кезде жалпығ а бірдей қ абылданғ ан электролиттік коагуляцияның жалпы теориясы — ол статикалық физиканың жалпы принциптеріне, ерітінділер теориясына жә не молекулалық кү штердің ә серінің теориясына негізделе отырып жасалғ ан коагуляцияның физикалық теориясы. Бұ л теория бө лшектердің арасындағ ы молекулалық тарту жә не электростатикалық тебу кү штерінің баланстарын қ арастыра отырып электролиттік коагуляцияны тү сіндірді.

Коагуляцияның механизмін тү сіндіруде Дерягин жә не оның қ ызметкерлерінің «сыналық қ ысым» туралы ілімінің мә ні зор. Олардың пікірі бойынша электролиттердің коагуляцияғ а ә сері потенциалдың азаюының нә тижесінде тебу кү штердің азаюынан емес, коагулятордың ә серінен қ абаттың қ ү рылысының ө згеруінен жә не диффузиялық бө лігінің азаюынан болатын диффузиялық иондардың гидраттық қ абаттарының механикалық тұ рақ тылығ ының (сыналық қ ысымның азаюымен) азаюымен тү сіндіріледі.

Коагуляцияны сандық тү рде сипаттауды алғ аш 30-шы жылдарда Дерягин бастап, 1941 ол Ландаумен бірігіп коагуляцияның сандық теориясын жасады. Осы сияқ ты кө зқ араста голандиялық зерттеушілер Фервей мен Овербек те болды, олар бұ л теорияны одан ә рі дамытты. Сондық тан коагуляцияның физикалық теориясы осы кезде сол авторлардың фамилияларының алғ ашқ ы ә ріптерімен басталады (ДЛФО).

Коагуляцияны қ арастырғ анда мынандай шекті екі жағ дайда айту керек:

1. бейтараптану коагуляциясы бұ л коллоидтық бө лшектер зарядтарының бейтараптануы нә тижесінде кеміп, жү йенің тү рақ тылығ ын жоғ алтуы.

2. концентрациялық коагуляция кемуінен емес, диффузиялық

қ абаттың қ ысылуының нә тижесінде болады. Коагуляцияның осы екі тү ріне жеке-жеке тоқ талайық.

Бейтараптану коагуляциясы. Бұ л зольдердің бө лшектерінің зарядтары аз болғ анда болатын коагуляция. Ендеше ондай кірнелерде аз (ә детте 10 мв – тан аз) болады (1.13 - сурет). Адсорбцияның ә серінен потенциал анық тағ ыш иондардың зарядтарының азаюына байланысты бө лшектердің арасындағ ы электрлік тебу кү ші азайып, олар бір-біріне жақ ындағ анда бірігіп тұ нба тү зе бастайды.

Дерягиннің теориясы бойынша -дің белгілі бір аз шамасында дағ дарыстық потенциалмен (ол энергетикалық тосқ ауыл болмайтын потенциал) диффузиялық қ абаттың қ алың дығ ы (һ) арасындағ ы байланысты былай кө рсетуге болады:

с - константа, А-тарту тұ рақ тылығ ы, ξ - ерітіндінің диэлектрлік

тұ рақ тылығ ы. Бұ ндағ ы мен һ -тың арасындағ ы байланысты 1940 ж Эйлерс пен Корф эмпирикалық тү рде былайша кө рсеткен:

- сурет.

1.13 – сурет. 1.14 – сурет.

1.15 – сурет.

В-тә жірибе арқ ылы табылатын шама. Егер болса, онда

жү йе тұ рақ сыз, яғ ни коагуляция болады, егер болса, онда жү йе тұ рақ ты болады. Егер ө те сұ йылтылғ ан болса, онда диффузиялық қ абат қ алың болады да, мә ні мә ніне жақ ын болады. Алайда орнына потенциалдың мә нін алу дұ рыс емес, ондай есептеулер дұ рыс мә ліметтер бермейді.

Концентрациялық коагуляция. Бұ л бө лшектердің зарядтары кө п (ә детте 100 мв – тан кө п) болғ анда индиференттік электролиттердің концентрациясы ө скен кезде байқ алғ ан (1.14 - сурет). Мұ ндай коагуляция кезінде ө згеруін есепке алмаса да болады. Сонымен жү йенің коагуляциясының негізгі жалғ ыз себебі, ДЛФО теориясы бойынша қ ос электрлік қ абаттың қ ысылуының нә тижесінде болады. Индиференттік электролитті қ осқ ан кезде Қ ЭҚ диффузиялық бө лігі қ осылады да, иондық атмосфераның қ алың дығ ы да азаяды. Индиференттік электролиттің мө лшерінің кө беюіне байланысы бө лшектердің эрекеттесуінің потенциалдық энергиясының ө згеруі жоғ арғ ы суретте кө рсетілген (1.15 сурет).

Дерягин мен Ландау энергетикалық тосқ ауылдың болмайтынына сә йкес келетін коцентрацияны (коагуляция табалдырығ ын) теориялық жолмен мына формула бойынша анық тауғ а болатынын кө рсетті:

С–электролиттің ассиметриясы, яғ ни катион мен анион зарядтардың қ атысына аздап байланысты болатын константа. е – электрон заряды, z – қ арсы ионның валенттілігі.

Бұ дан концентрациялық коагуляцияның -ге байланыссыз, ал A, T, Z, байланыстылығ ын кө руге болады.

Жоғ ары тең деудегі барлық тұ рақ ты шамаларды α деп алатын болсақ, онда мынадай тең деуді жазуғ а болады:

γ =α /Z⁶

бұ дан Шульце-Гардидің эмпирикалық ережесін ДЛФО теориясы бойынша негіздеуге болатындығ ын кө реміз.