Поверхностные явления и дисперсные системы. Муратова Е.И - 16 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

3HClFe(OH)O3HFeCl
323
+
→
+
.
Реакция гидролиза FеС1
3
идет интенсивно с образованием высокодисперсных нерастворимых в воде частиц
Fе(ОН)
3
. Агрегативная устойчивость золя гидроксида железа обеспечивается прежде всего наличием на поверхно-
сти дисперсных частиц двойных электрических слоев. Элементарная частица такого золя называется мицеллой. В
основе мицеллы лежит нерастворимый в данной дисперсионной среде агрегат, состоящий из множества молекул
(атомов): [Fе(ОН)
3
]
п
, где п – число молекул (атомов), входящих в агрегат. Поверхность агрегата может заряжаться,
благодаря избирательной адсорбции ионов из дисперсионной среды или диссоциации молекул в поверхностном
слое агрегата. В соответствии с правилом Пескова-Фаянса адсорбируются преимущественно ионы, входящие в
состав агрегата, либо специфически взаимодействующие с ним. Ионы, сообщающие агрегату поверхностный за-
ряд, называются потенциалопределяющими. Заряженный агрегат составляет ядро мицеллы. При данном методе
получения золя гидроксида железа ядро [Fe(OH)з]
n
mFe
3+
имеет положительный поверхностный заряд за счет ад-
сорбции ионов Fe
3+
из среды (m – число адсорбированных ионов). Заряд ядра компенсируется эквивалентным за-
рядом противоположно заряженных ионов – противоионов, расположенных в объеме среды. Противоионы, нахо-
дящиеся непосредственно у поверхности ядра (на расстояниях, близких к диаметрам ионов), помимо электроста-
тических сил испытывают силы адсорбционного притяжения поверхности. Поэтому они особо прочно связаны с
ядром мицеллы и носят название противоионов адсорбционного слоя (их число m – х). Остальные противоионы
составляют диффузно построенную ионную оболочку и называются противоионами диффузного слоя (их число
соответствует х). Мицелла гидрофобного золя является электронейтральной.
Толщина адсорбционного слоя σ мала (<1 нм) и постоянна. Толщина диффузного слоя λ существенно больше
(может быть >10 нм) и сильно зависит от концентрации электролитов в системе. При высоких концентрациях элек-
тролитов или при введении многозарядных ионов (ионный фактор χ становится большим), а толщина λ стремится
к нулю. В этом случае противоионы адсорбционного слоя полностью компенсируют поверхностный заряд ядра. В
результате достигается так называемое изоэлектрическое состояние, часто сопровождающееся потерей агрегатив-
ной устойчивости системы.
В процессе коагуляции высокодисперсного золя гидроксида железа образуются сравнительно небольшие по
размерам седиментационно устойчивые агрегаты. Поэтому исследование коагуляции частиц Fе(ОН)
3
удобнее всего
проводить с помощью турбидиметрического метода. Применимость этого метода основывается на сильной зави-
симости интенсивности светорассеяния от размеров частиц. При коагуляции частиц она повышается, соответст-
венно увеличивается оптическая плотность золя. Поскольку при прохождении светового потока через окрашенные
золи часть света рассеивается, а часть поглощается, то при изучении коагуляции в таких системах методом турби-
диметрии необходимо исключить поглощение света. Для золя Fе(ОН)
3
этого можно достичь, проводя измерения
при красном светофильтре, т.е. при длине волны падающего света
λ = 620…625 нм.
Порог быстрой коагуляции находят по пороговому объему электролита V
к
(мл), при котором оптическая
плотность золя достигает максимального значения, а при дальнейшем добавлении электролита не изменяется (рис.
5.1). Значение c
к
рассчитывают по формуле
V
Vс
с
кэл
к
=
, (5.1)
где c
эл
– концентрация электролита, моль/л; V – объем золя, мл.
D
V
ЭЛ
V
К
Рис. 5.1 Зависимость оптической плотности D
золя от объема электролита – коагулятора V
эл
Для предотвращения агрегации частиц и защиты гидрозолей от коагулирующего действия электролитов при-
меняют высокомолекулярные соединения и коллоидные ПАВ, растворимые в воде, например, белки, мыла, крах-
мал, декстрин. Их стабилизирующее действие основано на образовании на поверхности частиц дисперсной фазы

Страницы