Формулировка на правилото на Дерягин. Дерягин-Ландау-фарватерно-задната теория на коагулацията

Текуща страница: 16 (книгата има общо 19 страници) [наличен пасаж за четене: 13 страници]

Шрифт:

100% +

99. Антагонизъм и синергизъм в действието на електролитите върху коагулационния процес

Взаимна коагулация възниква, когато се смесят два колоида с различни знаци на заряда. Всеки колоид може да се разглежда като електролит, в който един йон е нормален, а другият има огромна маса. От това следва, че колоид с положително заредени частици ще играе ролята на коагулиращ електролит за зол с отрицателни частици и обратно. Естествено, най-пълната коагулация настъпва при определено оптимално съотношение на колоидните разтвори, съответстващо на взаимното неутрализиране на частиците. Ако има излишък на един от колоидите, ще настъпи частична коагулация или системата ще остане стабилна със знака на заряда на излишния колоид (презареждане). Резултатите от коагулацията на колоидни разтвори със смеси от електролити са различни. Тук има три случая:

1) явлението адитивност;

2) йонен антагонизъм;

3) йонен синергизъм.

В процес на работа Ю. М. Глазман, Е. Матиевич и други автори изследваха по-сложен, но много важен за практиката случай - коагулация със смес от електролити.

ДобавкаЕфектът е, че коагулационният капацитет в сместа се добавя аритметично според правилото за смесване. В случай на адитивно действие, ако един електролит се добави от 1/2 към 1 сол, тогава за постигане на коагулация трябва да добавите 2/2. Често се наблюдава адитивен ефект, особено по време на коагулация със смеси от електролити с доминиращи йони със същата валентност.

Отдавна е известно, че наред с адитивния коагулиращ ефект на два противойона се наблюдават случаи на антагонизъм и синергизъм в тяхното действие, които са много важни не само за много технологични процеси, но и за разбиране на моделите на ефекта на йоните. върху органите и тъканите на живия организъм, в които биологично активните йони често се проявяват като антагонисти или синергисти.

Коагулиращото действие на един електролит започва в присъствието на друг, което е явление, което се наблюдава в смеси от йони с различна валентност (например Al 3+ и R +), както и по време на коагулация на отрицателен зол. Причините за отклонение от адитивността могат да бъдат електростатично намаляване на активността на йона в смес от електролити и образуване на комплекси.

При коагулация със смеси от електролити в някои случаи се наблюдава синергизъм на йони (обратен ефект на явлението антагонизъм, т.е. когато коагулиращият ефект на един електролит се увеличава в присъствието на друг). При ниски концентрации на електролити колоидните разтвори се подлагат на коагулация. Чрез допълнително създаване на адсорбционни слоеве върху повърхността на колоидни частици с подобрени структурни и механични свойства, стабилността на разтворите срещу електромагнитна коагулация може значително да се увеличи. Тези слоеве могат да предотвратят коагулация от електролити. Такава стабилизация на зола по отношение на електрони чрез добавяне на малко количество разтвор на високомолекулни съединения (желатин, агар-агар, яйчен албумин и др.) се нарича защита.

Защитните золове са много устойчиви на електролити. Например, колоидни разтвори на сребро, които са защитени от протеинови вещества и се използват като лекарства (протаргал, коларгал), стават нечувствителни към електролитите и могат да се изпарят до сухо. След третиране с вода сухият остатък отново се превръща в зол. Защитните ефекти на различните вещества обаче не са еднакви. Количество вещество, достатъчно за предотвратяване на коагулацията на определен зол, при определени стандартни условия, служи като мярка за защитно действие. Например „Златното число” на желатина е 0,01, което означава, че 0,01 мг от него защитава 10 мл. Златен зол от коагулация 1 ml 10% разтвор на NaCl „Златно число” на яйчен албумин – 2,5, нишесте – 20. По подобен начин можете да оцените „Сребърно число”, „Сярно число” и др.

100. Коагулация на силно и слабо заредени золи

В процеса на развитие на колоидната химия възникват много теории, които се опитват да свържат стабилността на хидрофобните золове (по-специално коагулиращия ефект на електролитите) с определени параметри на системата и явления, които възникват по време на взаимодействието на дисперсната фаза с дисперсионна среда. Най-успешна беше съвременната теория на стабилността, която носи името на съветските учени и се обозначава като DLFO теория. (B.V. Дерягина, Л. Д. Ландау, Д. Фарватер, Дж. Овербек). Според теорията на DLPO, увеличаването на концентрацията на електролита в дисперсионна среда води до намаляване на дебелината на дифузния слой. Дебелината на дифузния слой намалява до размер, при който започват да действат силите на молекулярното привличане. В резултат на това настъпва загуба на агрегативна и след това кинетична стабилност. Физическата теория на DLFO за коагулацията представлява първата количествена теория. Може да се използва за изчисляване на коагулационния праг. Като следствие от тази теория следва правилото Шулце-Харди.

„Законът на шеста степен“ на Дерягин Z 6 Z 6 установява зависимостта на прага на коагулация или коагулационната способност ( V k = 1/Sk) върху зарядите на йона. Количества V k за едно-, дву- и три заредени противойони корелират един с друг като 1:64:729 в съответствие с правилото на Шулце-Харди.

Ако коагулацията възникне в резултат на взаимодействие на частици на къси разстояния, тогава такива системи са нестабилни и в повечето случаи коагулацията е необратима, тъй като дълбочината на първия минимум обикновено е по-голяма от kT. Намаляването на височината на бариерата може да бъде причинено от специфична адсорбция. Следователно можем да говорим за два вида коагулация: концентрация и адсорбция.

Трябва да се отбележи, че сравнение на разглежданата проста теория с експеримент за z > 2 не е възможно, тъй като тази версия на теорията не взема предвид ψ 1 (c) за многозарядни противойони, свързани както с големината, така и със знака на ψ 1 .

С по-нататъшното развитие на теорията на DLFO за взаимно фиксиране на частици във втория минимум може да се достигне до експонентна стойност от 3, 5–2, 5. Това се потвърждава от въображаеми експериментални данни за по-нататъшно взаимодействие.

Цялата съвместна работа се основава на теорията на DLVO, която установява връзка между свойствата на електрическия слой и стабилността на дисперсните системи. В тези работи се разглеждат по-сложни случаи (например, като се вземе предвид адсорбцията на йони) и следователно промени в ψ 1, водещи до феномена на зоните на коагулация.

Идеята за електрическата природа или отблъскването става по-легитимна, когато се установи връзка между зоните на коагулация и естеството на промените в ψ 1 в разтвори на електролити с многозаредени противойони. При еднакъв заряд на частици от дисперсионната фаза със същия състав изглежда очевидно, че те трябва да се отблъскват електростатично.

Следователно, в рамките на качествено разглеждане, отблъскващи сили възникват, когато дифузният слой се деформира и за да се приближат до частиците, те трябва да преодолеят бариера, която е по-висока, колкото по-високо е ψ 1 и колкото по-нататъшно изоставане от повърхността , толкова по-голяма е дебелината на дифузния слой.

За многовалентните противойони стойностите на ψ 1 намаляват с увеличаване на концентрацията много по-бързо, което обяснява правилото на Шулце-Харди.

101. Флокулация, хетерокоагулация (дефиниции, примери)

Флокулация- вид коагулация, която води до образуване на рохкави, люспести коагулати - флокули.

В много случаи зависимостта на стабилността, изразена чрез всякаква количествена характеристика, например c, от количеството на добавения „защитен“ колоид (PMC), преминава през ясно определен минимум. С други думи, съпротивлението намалява, когато IUD се добави в количество, недостатъчно за осигуряване на защитен ефект. Това явление, особено характерно за линейни макромолекули, носещи полярни групи в двата края на веригата (например поливинил алкохоли), понастоящем се обяснява с факта, че дълга полимерна молекула е прикрепена в два края към две различни частици от дисперсната фаза, държайки ги заедно с въглеводороден „мост“.

Количествена интерпретация на явлението флокулация, извършена на теория Ла Мера въз основа на възгледи И. Лангмюр , показа, че вероятността за адсорбция от другия край на втората частица за молекули, които вече са адсорбирани върху първата частица, ще бъде по-голяма, колкото по-голям е броят на тези молекули и колкото по-голяма е фракцията на свободната повърхност. Следователно минималната стабилност съответства на половината от запълването на повърхностния слой с макромолекули.

Това явление (флокулация), поради сравнителната евтиност на флокулантите, се използва широко за утаяване на суспензии, золи и особено за пречистване на природни и отпадъчни води.

Хетерокоагулация– взаимодействие между частици с различен състав или размер. Концепцията за хетерокоагулация е обща, тя включва като специален случай взаимодействието на две идентични тела в разглеждания случай.

Пример за хетерокоагулация е взаимна коагулация противоположно заредени частици. В този случай електростатичните сили променят знака си и се превръщат в сили на привличане. Липсата на енергийна бариера води до бърза коагулация при всякакви стойности с.

Този процес се използва доста широко за практическо унищожаване на дисперсни системи, което е особено важно във връзка с проблема за пречистване на природни и промишлени води. Така във водоснабдителните станции, преди водата да влезе в пясъчните филтри, към нея се добавя Al 2 (SO 4) 3 или FeCl 3; положително заредени золове на Fe или Al оксидни хидрати, образувани в резултат на хидролиза, причиняват бързо коагулиране на суспендирани отрицателно заредени почвени частици. Явлението на взаимна коагулация на золите е от голямо значение в редица природни и технологични процеси. Взаимната коагулация е често срещана в природата (например при смесване на морска и речна вода). Коагулацията на колоидите на речната вода се извършва по следния начин. Йоните на солите на морската вода се адсорбират върху заредени колоидни частици на речната вода. В резултат на адсорбцията частиците се отделят, комбинират се в големи агрегати и се утаяват. Ето защо на дъното постепенно се натрупва много тиня, а по-късно се образуват острови и плитчини. Така са се образували делтите на много наши реки.

Приложение на DLFO теориятакъм процесите на хетерокоагулация показва, че в някои случаи знакът не само на U ter, но и на U a се променя. Естеството на лондонските сили в тези случаи не се променя; те винаги са сили на привличане. Значителна роля в процеса на фиксиране на адсорбираните колоиди играе тяхната коагулация, причинена от противоположните заряди на адсорбираните частици и повърхността на адсорбента.

Л. А. Кулски установи, че не колоидните примеси на водата се подлагат на коагулация, а хидроксидите, образувани по време на хидролизата на коагуланта. Самото пречистване на водата не се случва в резултат на коагулация, а поради адсорбцията на колоидни примеси върху повърхността на хидроксидите. Коагулацията на частиците от алуминиев хидроксид и свързаното с тях утаяване от водата се извършва под въздействието на разтворени във вода електролити.

102. Влияние на електролитите върху електрокинетичния потенциал. Зона на коагулация

величина ζ -потенциал се определя от общото съдържание на електролити в разтвора. Увеличаването на концентрацията води до намаляване на дебелината на дифузния слой и следователно е придружено от намаляване на електрокинетичния потенциал. Тя зависи не само от концентрацията на йони, но и от тяхната валентност, като особено важна роля играят противойоните, т.е. йоните, чийто заряд е противоположен на заряда на частиците. Особено силно влияние върху ζ -потенциалът се упражнява от едновалентни сложни органични йони (багрила, алкалоиди и др.), чието влияние е съизмеримо с влиянието върху потенциала на двувалентните неорганични йони.

Опитът показва, че водородните и хидроксилните йони, йоните с висока валентност (AI 3+, Fe 3+, PO 3-, цитратни йони и др.), както и сложните органични йони на алкалоиди и багрила са способни не само значително да намалят ζ -потенциал, но и при определена концентрация предизвикват смяна на знака му.

По време на коагулацията частиците трябва да се доближат една до друга на разстояние, при което енергията на взаимното привличане би била по-голяма от енергията на топлинното (брауново) движение, което отдалечава частиците една от друга. Необходимото приближаване се предотвратява от електростатично отблъскване, което възниква, когато йонните обвивки на дифузния слой влязат в контакт. Когато електролитът се въведе в колоиден разтвор, протичат два независими процеса.

Първо– обменна адсорбция на йони във външната дифузна обвивка, т.е. обмен на йони на дифузния слой за доминиращите йони на въведения електролит; това обяснява тяхното увличане в коагулума.

Втори процес– компресия на този дифузен слой, в резултат на което част от неговите йони преминават във вътрешната (Хелмхолцова) част на двойния електрически слой. Поради намаляването на дебелината на дифузния слой, колоидните частици придобиват възможност за по-близко приближаване, без да възникват сили на отблъскване между тях; на някакво достатъчно малко разстояние силите на взаимно привличане са в състояние да предизвикат адхезия и коагулация на частиците.

Компресията на двойния електрически слой може да се съди по падането ζ -потенциал, който обикновено се наблюдава при добавяне на електролита. Неговото падане само по себе си не е причина за коагулация, но служи като индикатор за промени, настъпващи в структурата на двойния електрически слой. Връзка ζ - потенциалът с коагулация се проявява ясно в появата на неправилни редове или зони на коагулация и може да се разгледа с пример. Йоните на три- и четиривалентните метали, както и големите органични катиони, когато се добавят към отрицателен зол в нарастващи количества, се държат по напълно специален начин. Първоначално, при достигане на коагулационния праг, те, подобно на другите коагулиращи йони, предизвикват коагулация на зола (първата зона на коагулация). Тогава в нова част от зола при по-висока концентрация на електролит не настъпва коагулация (зона на стабилност). Освен това, при още по-висока концентрация на електролит, коагулацията настъпва отново (втора зона на коагулация). Във втората зона на стабилност, както може лесно да се установи чрез електрофореза, колоидните частици вече нямат отрицателен заряд, а положителен. Очевидно силно адсорбираните силно заредени катиони и големите органични катиони могат да навлязат в Хелмхолцовата част на двойния слой в супер-еквивалентни количества. Поради това придружаващите ги аниони навлизат в дифузната част на двойния слой, което променя знака ζ - потенциал.

Това явление се нарича коагулационни зони, което се състои в появата на втора зона на стабилност след зоната на коагулация с нарастваща концентрация на електролита. В тази втора зона зарядът на частицата се оказва противоположен по знак на заряда в първоначалната зона на стабилност. С по-нататъшен растеж спри някаква нова критична стойност s"kзапочва втората зона на коагулация.

103. Кинетика на бързото съсирване. Теорията на Смолуховски

В тесен концентрационен диапазон има бързо нарастване vдо определена стойност, която не се променя при по-нататъшно увеличаване с. В съответствие с това могат да се разграничат три ясно разграничени зони: стабилност, бавна коагулация (с праг sk m) и бърза коагулация (с праг sk b).

Тъй като с растежа свисочината на енергийната бариера U намалява, можем да обясним наблюдавания модел с факта, че при c = sk m се появява известна вероятност „най-горещите“ частици да преминат през бариерата (T ≥ U)частици; по-нататък тази вероятност нараства и при c > sk b достига граничната стойност - единица. С други думи, в тази област бариерата е намалена толкова много, че всички частици я преодоляват и броят на ефективните сблъсъци, водещи до свързване на частиците, вече не се променя. Този брой зависи само от концентрацията на частиците vи тяхната скорост.

Областта на бърза коагулация се определя като област, в която всички въздействия са ефективни.

Изчисляването на v за този регион е значително опростено, тъй като се свежда до преброяване на броя на сблъсъци. Тук обаче възникват много трудности, тъй като е необходимо да се вземат предвид сблъсъците не само на първични частици, но и на по-сложни, образувани по време на процеса на коагулация. Тази задача беше блестящо решена М. Смолуховски (1916), който предложи количествена интерпретация на кинетиката на бързата коагулация въз основа на отчитането на брауновото движение (дифузия) на частиците.

Скорост на процеса v е функция на концентрацията v и интензивността на брауновото движение, характеризираща се с коефициента на дифузия Д.

Кинетиката на коагулацията е разработена от М. Смолуховски по отношение на най-простия случай на хомогенни сферични частици. Когато се достигне известна концентрация на електролит, съответстваща на границата на стабилност, първоначалните единични частици се сблъскват и образуват двойни частици; те от своя страна, сблъсквайки се помежду си или с първични частици, образуват все по-сложни (петорни, шест и т.н.) агрегати. Ако означим с p 1, p 2, p 3, ... концентрацията на частици, състояща се от една, две, три първоначални, тогава общият брой на всички частици след началото на коагулацията е Σp = p 1 + p 2 + p 3 + ...

Тъй като всеки път, когато две частици се комбинират, се образува една (възниква разполовяване), процесът на коагулация формално протича като бимолекулна реакция, т.е. общият брой на частиците намалява с течение на времето съгласно уравнението за кинетика на реакцията от втори ред:

Където к– константа на скоростта на коагулация, в зависимост от константата на скоростта на дифузия на частиците и от радиуса на сферата на привличане.

Теорията на Смолуховскимногократно е подложен на експериментално тестване. Стойности v(скорост на процеса) и ξ , (периодът на коагулация) се определя експериментално: или директно - чрез преброяване на броя на частиците в единица обем с помощта на ултрамикроскопски метод в различни моменти от време, с изграждане на криви v – t,или чрез метода на разсейване на светлината, използвайки формулата на Rayleigh. Стойности v намира се по тангенса на ъгъла на наклона на допирателната към кривата, стойностите ξ – чрез тангенса на ъгъла на наклона на правата в координати. Трябва да се отбележи, че за приблизителна оценка vИ от доЧесто се използва времето, изминало от началото на излагане на коагулиращия агент до появата на забележимо помътняване на разтвора, както и съотношението на оптичната плътност (или разсейването на светлината) на зола в даден стандартен момент от време ( например 1 или 24 часа от началото) до първоначалната оптична плътност. Този метод обикновено се нарича турбидиметричен или нефелометричен. Експерименталното потвърждение на теорията за бързата коагулация е отлично доказателство за правилността на основните концепции на теорията на дифузията и Брауновото движение.

104. Кинетика на коагулацията. Обратимостта на процеса на коагулация. Пептизация

Теория, разработена от съветския физик и химик Н. А. Фукспървоначално за коагулация на аерозоли, отчита взаимодействието на частиците чрез въвеждане на стойността на енергийната бариера в кинетичните уравнения.

Където У– коефициент на забавяне на коагулацията или коефициент на случайност, показващ колко пъти намалява скоростта на процеса в сравнение с бързата коагулация.

От уравнението става ясно, че коагулацията рязко се забавя с увеличаване на височината на енергийната бариера U,изразени в единици kT, както и с увеличаване на дебелината на дифузния слой (спиране при „далечни“ подходи) и с намаляване на радиуса на частицата.

Теорията показва линейна връзка Уот с, потвърдено експериментално. Физическият смисъл на резултата съответства на факта, че скоростта на коагулация в силово поле се оказва по-голяма, отколкото при бърза коагулация в отсъствие на поле. Следователно влиянието на енергийните параметри върху кинетиката на процеса се описва от теорията на бавната коагулация.

Бавна коагулацияможе да се обясни с непълната ефективност на сблъсъците поради съществуването на енергийна бариера.

Обратимостта на процеса на коагулация– способността на коагулираните системи да пептизират.

Валежите, които падат по време на коагулацията, имат различна структура. Някои от тях са плътни и компактни, което показва близък контакт на частиците и коагулацията е необратима. Други коагулати заемат голям обем и имат рохкава, ажурна структура. Частиците в тях остават изолирани, разделени от тънки слоеве течност и компресирани електрически слоеве. Може да се предположи, че чрез увеличаване на степента на дифузия на двойния електрически слой е възможно коагулумът отново да се прехвърли в състояние на зол. Наистина, в някои случаи, освобождавайки се от електролита-коагулатор чрез измиване на утайката, е възможно да се предизвика обратният процес на коагулация - пептизация (преход на коагела в зол).

Пептизация– това е разпадането на частиците, нарушаването на връзката между тях, отделянето им една от друга. Пептизацията е толкова по-вероятна, колкото по-лиофилизиран е оригиналният зол и колкото по-малко време е минало от коагулацията, тъй като с течение на времето, по време на тясно взаимодействие, частиците постепенно се сливат с намаляване на дисперсията и повърхностната енергия. В този случай коагулацията става необратима и пептизацията е изключена. Метод за практическо прилагане на пептизациязависи от причините, предизвикващи коагулация. Всъщност пептизацията ще бъде възможна, ако коагулумът се измие от електролита с вода (чрез декантиране, филтриране или диализа). Например, чрез промиване е възможно да се пептизират пресни, особено утайки от силициев диоксид, калаен диоксид, метални сулфиди и сяра, коагулирани с еднократно заредени йони. Пример за пептизация с чиста течност е пептизацията на глина под въздействието на вода. При взаимодействие с вода върху повърхността на глинените частици се появяват йонно-солватни слоеве, които отслабват връзката между глинените частици; В резултат на това се образува доста стабилна суспензия от глина във вода. Пептизацията е по-лесна при добавяне на малко количество пептизиращ агент, което ви позволява да възстановите структурата на двойния електрически слой. Пептизаторите са потенциалообразуващи електролити. Почвите имат водопропускливост, повишено набъбване, безструктурни са, с една дума, пептизирани. Детергентният ефект на сапуна също е свързан с процеса на пептизация. Йоните на мастните киселини се адсорбират върху повърхността на частиците "мръсотия", като по този начин ги откъсват от замърсената повърхност и ги превръщат в състояние на зол - пептизиране; Золът се отстранява от обекта с струя вода и мехурчета пяна.

Правилото на Дерягин

Правилото на Дерягин- правило, разработено от химика Б. В. Дерягин относно технологията на много лекарствени форми.

Самото правило звучи така: „За да се получи фино смляно лекарствено вещество при диспергирането му, се препоръчва да се добави разтворител в половината от масата на натрошеното лекарствено вещество.“

Обяснение на правилото:Частиците на лекарството имат пукнатини (фисури на Грифит), в които прониква течност. Течността упражнява разединяващ натиск върху частицата, който надвишава свиващите сили, което насърчава смилането. Ако смиланото вещество набъбва, тогава то се смила добре в суха форма и едва след това се добавя течност. След смилане на лекарственото вещество се използва разбъркване за фракциониране на частиците. Ръждясването се състои от факта, че когато твърдо вещество се смеси с течност, която е 10-20 пъти по-голяма по обем от неговата маса, малките частици се суспендират, а големите се утаяват на дъното. Този ефект се обяснява с различни скорости на утаяване на частици с различни размери (закон на Стокс). Суспензията от най-натрошените частици се отцежда, а утайката се раздробява отново и се разбърква с нова порция течност, докато цялата утайка се превърне в рядка суспензия. ,

Приложение в техниката

Източници на информация

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е „правилото на Дерягин“ в други речници:

Правилото на Дерягин е правило, разработено от химика Б. В. Дерягин относно технологията на много лекарствени форми. Постановка на правилото: За да се получи фино смляно лекарствено вещество при диспергирането му... ... Уикипедия

Статия по темата История на индуизма · Пантеон Указания ... Wikipedia

Педофилия ... Уикипедия

МКБ 10 F ... Уикипедия

Един от компонентите на общата структура на престъпността, който включва действия, свързани с физическо и психическо насилие срещу човек или заплаха от неговото използване. Насилствените престъпления могат да се разбират в широк смисъл, но включват и... ... Уикипедия

Ексхибиционизъм (лат. exhibeo излагам, показвам) форма на девиантно сексуално поведение, когато сексуалното удовлетворение се постига чрез показване на гениталиите на непознати, обикновено от противоположния пол, както и на обществени места... ... Wikipedia

Борис Владимирович Дерягин Дата на раждане: 9 август 1902 г. (1902 08 09) Място на раждане: Москва Дата на смърт: 16 май 1994 г. (1994 05 16) (91 години) ... Wikipedia

Това са идеи на човек, които имат отрицателна емоционална конотация (чувство на неудовлетвореност, страх, грях), свързани със сексуалните отношения, които имат значително и понякога решаващо влияние както върху сексуалния живот, така и върху целия... ... Wikipedia

- (от латинското coagulatio коагулация, сгъстяване), комбинацията от частици от дисперсната фаза в агрегати поради кохезията (адхезията) на частиците по време на техните сблъсъци. Сблъсъците възникват в резултат на Брауново движение, както и на утаяване, движение на частици... Химическа енциклопедия

Относно технологията на много лекарствени форми.

Формулировка на правилото:

Обяснение на правилото

Частиците на лекарството имат пукнатини (фисури на Грифит), в които прониква течност. Течността упражнява разединяващ натиск върху частицата, който надвишава свиващите сили, което насърчава смилането. Ако смиланото вещество набъбва, тогава то се смила добре в суха форма и едва след това се добавя течност. След смилане на лекарственото вещество се използва разбъркване за фракциониране на частиците. Ръждясването се състои от факта, че когато твърдо вещество се смеси с течност, която е 10-20 пъти по-голяма по обем от неговата маса, малките частици се суспендират, а големите се утаяват на дъното. Този ефект се обяснява с различни скорости на утаяване на частици с различни размери (закон на Стокс). Суспензията от най-натрошените частици се отцежда, а утайката се раздробява отново и се разбърква с нова порция течност, докато цялата утайка се превърне в рядка суспензия.

Приложение в техниката

Bismuthi subnitratis ana 3.0

Aqua destillatae 200 мл

М.Д.С. Избършете лицето си

Значение на рецептата: 200 ml пречистена вода се измерва в стойката. В хаван се смилат 3 g нишесте и 3 g основен бисмутов нитрат с 3 ml вода (според правилото на Дерягин), след това се добавят 60-90 ml вода, сместа се разбърква и се оставя за няколко минути. Внимателно изсипете рядката суспензия от утайката в бутилка. Мократа утайка допълнително се смила с пестик, смесва се с нова порция вода и се отцежда. Смилането и разбъркването се повтарят, докато всички големи частици се превърнат в рядка суспензия.

Бележки

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е „Правилото на Дерягин“ в други речници:

Правилото на Дерягин е правило, разработено от химика Б. В. Дерягин относно технологията на много лекарствени форми. Самото правило звучи така: „За да се получи фино смляно лекарствено вещество при разпръскването му, се препоръчва да се добави ... Wikipedia

Статия по темата История на индуизма · Пантеон Указания ... Wikipedia

Педофилия ... Уикипедия

МКБ 10 F ... Уикипедия

Изчисленото съотношение се сравнява със съотношението на праговете на бърза коагулация, което следва от правилото на Дерягин-Ландау (правило на Шулце-Харди).

Количествено изясняване и теоретична обосновка на правилото Шулце-Харди е дадено от Дерягин и Ландау. За да се изчисли прага на коагулация, теорията дава следната формула

Коагулиращата способност на електролита се характеризира с праг на коагулация, т.е. минималната концентрация на електролит в колоиден разтвор, която причинява неговата коагулация. Прагът на коагулация зависи от валентността на коагулиращия йон. Тази зависимост се изразява чрез правилото за значимост (правило на Шулце-Харди). По-строга, теоретично обоснована количествена връзка между прага на бърза коагулация y и валентността на йона се изразява чрез правилото на Дерягин-Ландау

Този резултат, получен за първи път теоретично от Дерягин и Ландау, прецизира правилото на Шулце-Харди.

Основни принципи на коагулацията под въздействието на електролити. Промяната в стабилността на золите с промени в съдържанието на електролити в тях е била известна още на първите изследователи на колоидни системи (F. Selmi, T. Graham, M. Faraday, G. I. Borschov). Впоследствие, благодарение на работата на Г. Шулц, У. Харди, Г. Пиктън, О. Линдер, Г. Фройндлих, В. Паули, Г. Кройт, Н. П. Песков, А. В. Думански и др., беше натрупан обширен експериментален материал и осн. бяха направени теоретични обобщения. Огромен принос за развитието на теорията за електролитната коагулация направиха съветските учени Б. В. Дерягин и др., П. А. Ребиндер и неговата школа. Експериментално установените модели по време на коагулация с електролити са известни като коагулационни правила

Начертайте графика на зависимостта на оптичната плътност на O от концентрацията на електролита Se (фиг. III.5). От пресечната точка на продължението на двата прави участъка на кривата се спуска перпендикуляр върху абсцисната ос и се намира прагът на бърза коагулация за всеки електролит. Чрез разделяне на получените стойности на праговете на коагулация на най-малките от тях се извлича правило за значимост и се сравнява с правилото на Дерягин-Ландау.

Наличието на рязък скок в свойствата на определено разстояние от субстрата беше открито по-рано от В. В. Карасев и Б. В. Дерягин при измерване на зависимостта на вискозитета на някои органични течности от разстоянието до твърдата стена. Всичко това дава право да наричаме такива слоеве специална, гранична фаза, тъй като наличието на остър интерфейс е основното определение на фазата. Разликата с обикновените фази е, че дебелината на граничната фаза е напълно определена стойност за дадена температура.

Теорията на Deryagin-Verwey-Overbeck установява, че C е обратно пропорционална на шестата степен на валентността на коагулиращия йон. Същата зависимост се отразява от експериментално установеното правило на Шулце-Харди. Полученото отлично съгласие добре потвърждава правилността на теорията за коагулация на лиофобни золи.

Многобройни обекти са показали, че прагът на коагулация е обратно пропорционален на валентността на коагулиращите йони на степен 5 до 9, често на степен 6. Наблюдавани са и по-ниски стойности на показателя (2-3). По този начин правилото на Шулце-Харди предполага само висока степен на зависимост на прага на коагулация от валентността (g) на противойоните. Независимо от това, понякога се идентифицира с теоретично извлечения закон на Дерягин-Ландау 2.

Влиянието на валентността на коагулиращите йони върху прага на коагулация се определя от правилото на Шулце-Харди: колкото по-голяма е валентността на коагулиращите йони, толкова по-голяма е тяхната коагулираща сила или толкова по-нисък е прагът на коагулация. Теоретичната обосновка на това правило е дадена през 1945 г. от Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау. Откритата от тях връзка между коагулационния праг и валентността на коагулиращите йони се изразява във формата

Ако вземем предвид, че при преграден механизъм при r

За получаване на по-тънки и по-стабилни водни суспензии на хидрофилни набъбващи вещества (основен бисмутов нитрат, цинков оксид, магнезиев оксид, калциев фосфат, карбонат и глицерофосфат, коалин, натриев бикарбонат, железен глицерофосфат), най-препоръчително е да се използва методът на разбъркване, който е вид дисперсионен метод. Същността на техниката е, че веществото се диспергира първо в суха форма, след това като се вземе предвид правилото на Дерягин. Получената тънка каша се разрежда приблизително 10 пъти с вода (разтвор), смила се и горният слой суспензия се излива в бутилка за дозиране. Операцията на разбъркване се повтаря, докато цялото вещество се диспергира и се получи под формата на фина суспензия.

Влиянието на смазката върху параметрите на триене при гранични условия на смазване се оценява, като правило, от количеството на адсорбцията на масло (среда) и от неговата химическа активност. Капацитетът на адсорбция се взема предвид главно в случай на използване на химически неактивна смазочна среда. Така Б. В. Дерягин предложи да се оцени ефективността на масления филм според критерия за масленост, който е съотношението на грапавостта на смазаните и несмазаните повърхности. Друг критерий за смазваща способност се характеризира със съотношението на разликата в работата, извършена от силите на триене на несмазани и смазани повърхности през времето, необходимо за изтъркване на филм с дебелина /g към дебелината на този филм. Критериите за масленост се определят главно от продължителността на пребиваване на молекулите на маслото (лубриканта) върху повърхността на триене и активността на смазката.

При електролитна коагулация според механизма на концентрация (за силно заредени частици), прагът на коагулация C в съответствие с правилото на Дерягин-Ландау (обосновката за емпиричното правило на Шулце-Харди) е обратно пропорционален на заряда на 2 противойона13 към шестия мощност, т.е.

Теорията за двойния електрически слой е разработена в трудовете на Фрумкин и Дерягин. Според техните идеи вътрешният слой от йони на двойния електрически слой, наречен потенциалообразуващ, е в непосредствена близост до определена част от противоположно заредени йони (фиг. 50, а), наречени противоположни йони и. Тази част от противойоните се движи с частицата и образува слой с дебелина 6″, наречен адсорбция. На фиг. 50, а границата между такава частица и средата е означена с пунктирана линия. Останалите противойони се намират в дисперсионна среда, където се разпределят, като правило, дифузно.

Но наскоро бяха получени експериментални данни, които показват неприложимостта в някои случаи на правилото на Шулце-Харди под формата на закона на Дерягин-Ландау.В опита често се наблюдават значителни отклонения от този модел, а именно в редица случаи , коагулиращият ефект на електролитите е пропорционален на валентността на противойоните до степен по-малка от шест. Според И. Ф. Ефремов и О. Г. Усяров това е отклонение от

Приложимостта на теорията на Дерягин и правилото на Шулце-Харди за коагулация на високомолекулни съединения беше показана на примера на каучукови латекси, когато те взаимодействат с електролити с различна валентност (Воюцки, Нойман, Сандомирски).

Въпреки това, дори в първото разглеждано приближение, теорията дава добро съгласие с експериментални данни (например данните на Schenkel и Kitchener, получени върху монодисперсни латекси), но може би най-важното й постижение е обосноваването на правилото на Шулце-Харди, което с право е считан за крайъгълен камък за тестване на теориите за стабилност. Нека разгледаме това обяснение. Анализът на условията за стабилност на дисперсните системи показва, че граничните условия за бърза коагулация от гледна точка на теорията на Дерягин могат да бъдат записани като Utyakh = O и dOmax/ek = 0, където C/max е максималната енергия (фиг. XIII 7). Тези условия изразяват намаляване на височината на бариерата до нула.

В най-простия случай q = onst. Коеф. Температурата на покой като правило е по-висока от коеф. кинематична Т., така че началната сила (началният момент) е по-голяма от съпротивлението на равномерното движение. По-точно физически. процеси по време на суха Т. се отразяват от т.нар. съгласно двустранния закон на триене на Дерягин q = F/(N + PgS), където / се добавя към N от налягането, причинено от междумолекулни сили. взаимодействие триене на тела и S-pov-et факт. контакт на триещи се тела поради вълнообразността и грапавостта на повърхностите Т. контактът на телата не е пълен.

В произведения от 1937 и 1940 г. Дерягин, използвайки формулите на Фукс за скоростта на коагулация на взаимодействащи частици, извежда критерий за агрегативната стабилност на слабо заредени колоидни частици за два гранични случая, когато радиусът на частиците е много по-малък от дебелината на йонните атмосфери, или в с други думи, характерната дължина на Дебай и когато радиусът на частиците е много по-голям от дебелината на йонните атмосфери. Във втория случай критерият обобщава и усъвършенства количествено емпиричното правило на Ойлерс-Корф, което е в съгласие с редица експериментални факти. В същото време съществуването на далечен минимум беше показано на кривата, изразяваща зависимостта на силата на взаимодействие (отблъскване) от разстоянието.

Добре известна трудност за теорията е, че обратното правило на шеста степен (правилото на Харди-Шулце, прецизирано от Дерягин и Ландау) също се наблюдава, когато безразмерният потенциал на повърхността е не само малък, но и по-малък от единица. Това е възможно, както показаха Glazman et al. , ако произведението на потенциала и заряда на противойона се променя малко, когато последният се промени. Количествено обяснение за това въз основа на независимостта на заряда на адсорбцията на противойони е дадено от Усяров.

Най-развитата теория за стабилността на йонно-стабилизирани колоидни разтвори доведе до редица фундаментални резултати. Теорията на силно заредените золове, която разглежда само концентрационната коагулация, направи възможно обосноваването на правилото на Шулце-Харди под формата на закон 2 на Дерягин-Лайдау. При умерени потенциали на колоидните частици праговете на коагулация се променят с валентността на противойоните по закона 2, където 2 a 6, което също е в съответствие. с правилото на Шулце-Харди. Теорията позволява да се обосноват различните модели на коагулиращото действие на смеси от електролити и ефекта на синергизма, който не може да намери никакво обяснение. Трябва също да се отбележи, че въз основа на теорията широко разпространената незаконност на

След като се получат точните прагови стойности на коагулация за всички електролити, се извежда правило за значимост, за което намерените прагови стойности се разделят на най-ниския праг на коагулация (за AI I3). Експерименталното съотношение на праговете на коагулация се сравнява с теоретичното, изчислено съгласно правилото на Дерягин-Ландау, според което Y a b Vai u 11 1. Резултатите от сравнението се анализират и работата се документира в лабораторен журнал.

Вижте страници, където се споменава терминът Правилото на Дерягин: Синтетични полимери в печата (1961) - [стр.130]

Химия и химична технология

Теорията на Дерягин Ландау за коагулацията

Правилото на Дерягин-Ландау, получено от авторите въз основа на концепциите на физическата теория на коагулацията, дава възможност да се определи стойността на прага на бърза коагулация, който съответства на изчезването на енергийната бариера на кривата на общо взаимодействие на колоидните частици в зависимост от разстоянието между тях. Стойностите на прага на коагулация, изчислени с помощта на това правило, не винаги съвпадат с експерименталните стойности поради факта, че коагулиращият ефект на йоните зависи не само от валентността, но и от специфичната адсорбция, която не се взема предвид от горното уравнение.

Блестящо потвърждение на теорията на DLFO беше изчислението на Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау (1941) на връзката между стойностите на праговете на коагулация за електролити, съдържащи йони с различни стойности на заряда. Оказа се, че прагът на коагулация е обратно пропорционален на шестата степен на заряд на коагулационния конус. Следователно стойностите на праговете на коагулация за едно-, дву-, три- и четиризарядни йони трябва да бъдат свързани като

Това е същността на теорията за електрическата стабилизация и коагулация на дисперсни системи на Дерягин, Ландау, Вервей и Овербек (DLVO теория).

Коагулацията на емулсиите е слабо проучена експериментално, тъй като доскоро нямаше надеждни методи за изследване на този процес. Но теорията за коагулацията на дисперсните системи е разработена в детайли. Това е така наречената DLFO теория (Дерягин – Ландау – Вервей – Овербек).

Нека покажем, че в случай на общоприето разбиране за движещата сила на коагулацията (агрегацията), условията (1.266) са условия за спонтанна коагулация и определят прага на стабилност в концентрацията и представляват обобщение на теорията за стабилност на Дерягин и Ландау .

Теоретичните идеи за причините, определящи стабилността на лиофобните золове, са доразвити в трудовете на Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау. Според теоретичните възгледи на Дерягин и експерименталните данни течен филм, затворен между две твърди тела, потопени в него, упражнява разединяващ натиск върху тях и по този начин предотвратява приближаването им. Действието нараства бързо с изтъняване на филма и се намалява значително от наличието на електролити. От тази гледна точка, коагулацията на частиците се предотвратява от ефекта на заклинване на филмите, които ги разделят. Въвеждането на електролити в зола води до промяна на двойния електрически слой, компресия на неговата дифузна част и промяна в якостта на филмите, разделящи частиците, и по този начин до нарушаване на стабилността на зола. Добре разработената математическа теория за стабилността и коагулацията от Дерягин и Ландау води до стриктно физическо обосноваване на правилото за валентност на Шулце-Харди и в същото време осигурява физическа основа за емпиричните модели, открити от Оствалд.

Наред с качествените връзки между коагулационното взаимодействие и коагулационните ефекти между тях съществува и количествена връзка. За золове и суспензии прагът на коагулация винаги е по-висок от минималната концентрация на електролит, която причинява коагулационно взаимодействие, установено чрез реологични методи. Както е известно, теорията на Дерягин-Ландау дава следния израз за прага на коагулация

Описанието на стабилността на лиофобните золи включва подробно разглеждане на теорията за кинетиката на бързата коагулация според Smoluchowski, приблизително представяне на теорията за стабилност и коагулация с електролити на Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck. При описанието на структурата на пяната се обръща специално внимание на ролята на черните филми, образувани при определени, критични концентрации на ПАВ. Тук водеща роля имат и българските учени.

Според теорията на коагулацията на Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау, по време на брауновото движение колоидните частици свободно се приближават на разстояние до 10 cm (средно), но по-нататъшното им приближаване се предотвратява от така нареченото разединително налягане, което възниква в тънки слоеве вода, разположени между две повърхности. Разединителното налягане е излишното (в сравнение с хидростатичното) налягане, действащо от тънък слой върху свързващите повърхности. В золите това се причинява главно от взаимното отблъскване на противойони на дифузния слой на приближаващи се частици и в допълнение от силите на молекулярно взаимодействие между повърхностите на тези частици и водните молекули. Под въздействието на електростатични полета,

Както вече беше отбелязано, в съответствие с теорията за коагулация на Дерягин-Ландау, стойност от R0 10 m съответства на фиксирането на частици на разстояние на близка коагулация (силни коагулационни контакти) m определя позицията на частиците на разстояние

За първи път качествен подход за изследване на стабилността на золите е очертан от Калман и Уилстетер през 1932 г. Първите количествени изчисления са направени от Б. В. Дерягин в края на 30-те години и след това завършени в работата на Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау (1941 г.). .). Подобен подход за изследване на стабилността на колоидните системи е разработен по-късно в трудовете на холандските изследователи Verwey и Overbeck. Въз основа на началните писма на основните автори на възникващата физическа теория за коагулацията, тази теория сега често се нарича DLFO теория.

Според теорията на коагулацията на Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау, по време на брауновото движение колоидните частици свободно се приближават една към друга на разстояние до 10 cm (средно), но по-нататъшното им приближаване се предотвратява от така нареченото разделящо налягане,

За първи път обяснение на агрегативната стабилност на дисперсните системи и тяхната коагулация с количествено отчитане на общата енергия на взаимодействие на частиците е дадено от Дерягин, а след това по-подробно от Дерягин и Ландау. Малко по-късно същият подход към проблемите на стабилността и коагулацията е извършен от Verwey и Overbeck. Следователно теорията за взаимодействието и коагулацията на диспергираните частици се нарича теория на Дерягин-Ландау-Фервей-Овербек или накратко DLFO.

Не е наша задача да обсъждаме многобройните теории за коагулацията, разработени от различни изследователи в края на миналия век - началото на този. Те представляват само исторически интерес. Понастоящем общоприетата физическа теория за коагулация на лиофобни золи е Deryagin - Landau - Verwey - Overbeck, в която степента на стабилност на системата се определя от баланса на молекулните и електростатичните сили (виж Глава I). Въпреки че подробното развитие на тази теория все още не е завършено, тя, благодарение на принципно правилното тълкуване на ролята на повърхностните сили от различно естество, направи възможно обяснението на редица колоидно-химични явления.

Развитието на количествена теория за стабилността и коагулацията на колоидните системи, по-специално теорията DLFO (теория на Дерягин-Ландау-Вервей-Овербек), доведе след Втората световна война до увеличаване на броя на изследванията на различни колоидни системи.

Н. П. Песков установи причината за стабилността на колоидните разтвори, а Б. Дерягин и Л. Ландау разработиха съвременната теория за коагулацията. В областта на общата теория на разтворите, трудовете на Н. А. Измайлов, посветени на диференциращия ефект на разтворителите, са от голямо значение за аналитичната химия. В тях той използва отдавна известното влияние на разтворителя върху силата на киселините и основите, установи, че има разтворители, в които това влияние е особено проявено, специфично за киселини от различни класове, т.е. диференциращо и използващо голямо експериментален материал показа как се използва това явление в аналитичната химия.

По този начин теорията на Дерягин и Ландау е по-широка от теорията на коагулацията. Това е теория за стабилизиране на колоидни системи, от която произлиза и коагулацията на колоидите.

Процесът на коагулация в емулсии се описва от теорията DLVO (Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck). Същността му се свежда до факта, че при наличие на хидрофилни зони върху глобулите на дисперсната фаза и частиците, които се приближават на разстояние на действие на дисперсионните сили, те се агрегират в конгломерати от частици с прогресивно нарастващ размер. Този процес протича с намаляване на свободната енергия и възниква спонтанно. Наличието на структурно-механична бариера около глобулите на дисперсната фаза не ги предпазва от адхезия към външните слоеве, въпреки че зависи от вискозитета на външната среда. Скоростта на коагулация в концентрирана система може да бъде оценена от кинетиката на увеличаване на нейните структурни и механични свойства, ако скоростта на сливане на глобулите е малка в сравнение със скоростта на тяхната коагулация.

Агрегативна стабилност и дългосрочно съществуване на лиофобни D.s. като запазването на свойствата им се осигурява чрез стабилизиране. За високодисперсни системи с течна дисперсионна среда се използва въвеждането на стабилизатори (електролити, повърхностноактивни вещества, полимери). В теорията за стабилност на Дерягин-Ландау-Вервей-Овербек (теория DLFO) основен. ролята се играе от йон-електростатичен. стабилизиращ фактор. Стабилизацията се осигурява електростатично. отблъскване на дифузни части на двойно електрическо. слой, който се образува от адсорбцията на електролитни йони върху повърхността на частиците. При определено разстояние между частиците отблъскването на дифузните слоеве определя наличието на минимален потенциал. крива (далечна, или вторична, минимална, вижте фигурата). Въпреки че този минимум е относително плитък, той може да предотврати по-нататъшно сближаване на частици, привлечени от силите на междумолекулно взаимодействие. Близкият или първичен минимум съответства на силна адхезия на частици, в който случай енергията на топлинното движение не е достатъчна, за да ги раздели. При приближаване на разстояние, съответстващо на този минимум, частиците се комбинират в агрегати, образуването на които води до загуба на агрегативна стабилност от системата. В този случай устойчивостта на системата към коагулация се определя от височината на енергията. бариера.

Основните научни трудове са посветени на изучаването на повърхностни явления. Той разработи термодинамиката на системите, като взе предвид въведената от него концепция за разединително налягане на тънки слоеве. За първи път той извършва директни измервания на молекулярното привличане на твърди вещества като функция на разстоянието и налягането на разединяване на тънки слоеве течности. Той теоретично обосновава влиянието на припокриването на йонни атмосфери върху разделящото налягане на течните слоеве и взаимодействието на колоидните частици, което му позволява да създаде теорията за коагулацията и хетерокоагулацията на колоидни и дисперсни системи. Заедно със съветския физик Л. Д. Ландау създава (1928 г.) теорията за стабилността на лиофобните колоиди, известна сега като теория DLFO (теория за стабилността на дисперсните системи на Дерягин - Ландау - Вервей - Овербек). Той открива специални свойства на граничните слоеве на течности, обусловени от тяхната специфична (анизотропна) структура. Развива теориите за термоосмозата и капилярната осмоза в течности, термофорезата и дифузионофореза на аерозолни частици. Автор на двучленния закон за външното триене. Под негово ръководство за първи път са синтезирани диамантени кристали, подобни на мустаци, при ниско налягане. Той разработва методи за отглеждане на диамантени кристали и прахове от газ при ниско налягане.

Приложимостта на теорията на Deryagin-Landau-Verwey-Overbeck за описание на стабилността и коагулацията на дисперсии в неполярни среди е обоснована от Parfit et al. , който внимателно анализира факторите, които усложняват количественото описание на коагулационните процеси.

Важна P. I. - повърхностна активност, проявяваща се в намаляване на повърхностното напрежение по време на адсорбцията на един от компонентите на разтвора. Повърхностно активните вещества имат огромен практически ефект. значение като регулатори на P. i. те влияят на омокрянето, дисперсията, адхезията и т.н. Ролята на повърхностноактивните вещества е особено важна в колоидни системи, които имат голям излишък на повърхностна енергия. Термодинамика нестабилност на такива системи. се проявява в коагулация и коалесценция/гнозис, когато частиците се приближават една към друга, което може да бъде възпрепятствано от разделящо налягане в резултат на припокриването на повърхностните слоеве на приближаващи се частици. На тази основа възниква физическата наука. теория за стабилността на колоидите Дерягин - Ландау - Вервей - Овербек.

Най-развитата теория за стабилността на йонно-стабилизирани колоидни разтвори доведе до редица фундаментални резултати. Теорията на силно заредените золове, която разглежда само концентрационната коагулация, направи възможно обосноваването на правилото на Шулце-Харди под формата на закон 2 на Дерягин-Ландау. При умерени потенциали на колоидните частици праговете на коагулация се променят с валентността на противойоните съгласно закона 2, където 2 a Вижте страници, където се споменава терминът Теорията на Дерягин Ландау за коагулацията: Адхезия на течност и омокряне (1974) - [стр.196]

Правилото Ландау-Дерягин

История на развитието на колоидната химия

Нека се опознаем по-добре

Правила за коагулация

1. Всички силни електролити, добавени към зола в достатъчни количества, предизвикват неговата коагулация.

Минималната концентрация на електролит, която предизвиква коагулация на зола за определен кратък период от време, се нарича коагулационен праг.

Прагът на коагулация може да се изчисли, като се знае концентрацията на коагулиращия електролит С, обема на добавения електролит V и обема на зола V на зола (обикновено 10 ml): Реципрочната стойност на прага на коагулация се нарича коагулираща способност електролит. Това означава, че колкото по-нисък е прагът на коагулация, толкова по-голяма е коагулиращата способност на електролита.

2. Коагулиращ ефект има не целият електролит, а само този йон, чийто заряд съвпада по знак със заряда на противойоните на мицела на лиофобния зол (зарядът на коагулиращия йон е противоположен на заряда на колоидната частица). Този йон се нарича йон - коагулант.

3. Колкото по-голям е зарядът на йона, толкова по-голяма е коагулиращата способност на коагулиращия йон. Този модел се описва количествено от емпирично Правилото на Шулце-Харди, а теоретично обоснована връзка между заряда на коагулиращия йон и коагулационния праг се дава от Теория на Дерягин-Ландау.

Съотношението на праговете на коагулация за едно-, дву- и тривалентни йони е равно на ( правило за стойност) :

Следователно коагулиращата способност на трикратно зареден йон е 729 пъти по-висока от коагулиращата способност на еднократно зареден йон.

Понастоящем са установени отклонения от правилото на Шулце-Харди-Дерягин-Ландау (правило за значимост). В допълнение към заряда, прагът на коагулация се влияе от радиуса на коагулиращия йон, способността за адсорбция и хидратация, както и природата на йона, придружаващ коагулиращия.

Кога многозареденйони, такъв ефект като презареждане на частици, т.е. промяна на знака на заряда и потенциала на колоидната частица. Добавените йони могат да се обменят с противойони, като ги заместват както в дифузния, така и в адсорбционния слой. Освен това, ако многозарядният йон е достатъчно малък (например Al 3+, Th 4+ и т.н.), той замества на повърхността на частиците (в адсорбционния слой) нееквивалентно по зарядброй бивши йони ( супереквивалентна адсорбция).Например, вместо един или два K + йона, може да има Th 4+ йон. Следователно, при достатъчно висока концентрация на такива йони, зарядът, който те създават на повърхността, може да стане по-голям по абсолютна стойност от заряда на потенциалоопределящите йони. Това означава промяна в знака на заряда и потенциала. Сега такива йони стават определящи потенциала (вместо предишните) и други противойони са ориентирани около частицата.

4. Коагулиращата способност на йон с еднакъв заряд е толкова по-голяма, колкото по-голяма по-голям е кристалният му радиус.

За еднократно заредени неорганични катиони коагулиращата способност намалява в следния ред:

Ag + > Cs + > Rb + > NH 4 + > K + > Na + > Li +

sites.google.com

Правила за коагулация с електролити

Коагулация се наблюдава, когато се добави определено количество електролит, който не реагира химически с дисперсната фаза на системата. Наблюденията на Г. Шулце установяват, че коагулацията се причинява от един от електролитните йони. Този йон се нарича коагулиращ йон. Освен това, коагулиращата способност на йона се увеличава с увеличаване на заряда на йона в геометрична прогресия в съотношение 1:100:1000 (правило за значимост или правило на Шулце). Ландау, Дерягин установи, че коагулиращата способност се променя в съответствие с 6-та степен на заряд на йоните: 1 6:2 6:3 6 = 1:64:729.

Моделите, открити от Шулце и Харди, са комбинирани в едно правило (правило на Шулце-Харди): коагулиращият ефект е този на електролитния йон, чийто заряд е противоположен на заряда на гранулата и коагулиращият ефект е по-силен, колкото по-висок е заряда на коагулиращия йон.

, mol/l.

Прагът на коагулация зависи от редица условия: от момента на фиксиране след добавяне на електролита; от метода на наблюдение; върху концентрацията на тестовия разтвор и добавения електролит. Прагът на коагулация се определя чрез измерване на разсейването на светлината или чрез титруване на колоиден разтвор с електролит, докато започне видима коагулация.

Реципрочната стойност на коагулационния праг се нарича коагулационна способност: . Той изразява обема на коагулирания зол под действието на 1 mmol коагулиращ йон. Колкото по-висока е коагулиращата способност, толкова по-малко електролит е наличен за предизвикване на коагулация.

Коагулиращата способност зависи от атомната маса и заряда, т.е. плътност на йонния заряд. С увеличаването на атомната маса, плътността на заряда намалява и йоните стават по-малко поляризирани. В резултат на това тяхната солватна обвивка изтънява. Поради това големите йони проникват по-лесно в адсорбционния слой на мицела и неутрализират заряда на частицата, причинявайки коагулация на зола. Например, за зол на сребърен йодид със състав xK +, индиферентните електролити са KNO 3, NaNO 3, Ca(NO 3) 2, Al(NO 3) 3, Th(NO 3) 4, а коагулиращите йони са K +, Na +, Ca 2+, Al 3+, Th 4+. Коагулиращата способност на йоните се увеличава в серията: Li + + + + + или Na + 2+ 3+ 4+. Колкото по-ниска е хидратацията (солватацията) на катиона, толкова по-нисък е прагът на коагулация, т.е. по-силен коагулиращ ефект. Хидратиращата обвивка увеличава размера на йона и предотвратява проникването на йона в адсорбционния слой. Коагулиращата способност на органичните съединения се увеличава в съответствие с правилото на Траубе.

По-късно М. Харди открива, че зарядът на коагулиращия йон винаги е противоположен на заряда на мицелната гранула (правило на Харди). Следователно отрицателната гранула коагулира под въздействието на положително заредени йони, а положително заредената гранула коагулира под въздействието на анионите на добавения електролит.

За характеризиране и сравняване на различни електролити се използва понятието „коагулационен праг“ - това е минималната концентрация на добавения електролит, при която започва (наблюдава се) коагулацията:

, mol/l.

Реципрочната стойност на коагулационния праг се нарича коагулираща способност:
. Той изразява обема на коагулирания зол под действието на 1 mmol коагулиращ йон. Колкото по-висока е коагулиращата способност, толкова по-малко електролит е наличен за предизвикване на коагулация.

Теории за коагулация от електролити

Съществуващите теории за коагулацията се опитват да отговорят на 3 въпроса:

- защо се получава коагулация при определена концентрация на електролит-коагулатор?

- защо концентрацията на йона, противоположна на заряда на гранулата, играе основна роля?

- защо влиянието на заряда на коагулиращия йон се подчинява на правилото на Шулце-Харди?

Адсорбционна теория на Фройндлих.Според тази теория коагулиращите йони на повърхността на частиците се адсорбират в съответствие с изотермата на адсорбция:
. Освен това коагулацията протича с постепенно, еднакво намаляване на зета потенциала поради адсорбцията на еквивалентно количество различни йони. Поради неутрализацията броят на зарядите на потенциалоопределящите йони намалява, което води до намаляване z-потенциал до критична стойност.

Ограничението на теорията е, че на практика не винаги се наблюдава еквивалентна адсорбция, изотермите на адсорбция на различните йони са различни и понякога коагулацията засяга само дифузния слой.

Електростатичната теория на Мюлер.Според тази теория въвеждането на електролит не променя общия заряд в DES, а само причинява компресия на дифузния слой (изместване на противойони в адсорбционния слой). Намаляването на дебелината на йонната атмосфера води до намаляване на z-потенциал, което намалява устойчивостта на зол.

Тази теория не отчита адсорбцията на въведените йони и навлизането им в EDL.

И двете теории са валидни, и двете се случват по време на коагулацията, но на различни етапи. Поради ограничения, те не могат да се използват за обяснение на други видове коагулация.

DLFO теорияразработен от Deryagin, Landau, Verwey и Overbeck (1941). В съответствие с първите букви от фамилните имена на авторите се нарича DLFO. Той взема предвид потенциалната енергия на частиците и равновесието на е/статичните сили, действащи между тях. Когато частиците се приближават една към друга, между тях възникват е/статични сили на привличане и отблъскване. Състоянието на системата се определя от съотношението им. Ако отблъскващата сила е по-голяма, тогава системата е стабилна. Преобладаването на привлекателната енергия предизвиква коагулация. Привличащата енергия се дължи на силите на Ван дер Ваалс и варира обратно пропорционално на квадрата на разстоянието между частиците:
. Тези сили действат само на много малки разстояния (1,10 − 10 – 1,10 − 11 m, т.е. 1/10 от размера на колоидните частици). Следователно коагулацията се наблюдава само когато частиците се приближават една към друга на подходящо разстояние. Този подход възниква по време на термичното движение на частиците и следователно влияния, които увеличават скоростта на движение на частиците и броя на сблъсъците (вижте факторите, причиняващи коагулация), насърчават коагулацията.

Фиг. 1. Припокриване на йонни атмосфери на колоидни частици

С намаляването на разстоянието между частиците се увеличават силите на електростатично отблъскване. Солватната обвивка също предотвратява контакта на частиците. Обикновено силите на електростатично отблъскване се появяват, когато се припокриват дифузни слоеве (йонни сфери) от частици с подобен заряд. Енергията на отблъскване намалява с увеличаване на разстоянието между тях.

Фиг.2. Потенциална коагулационна крива

За да се определи състоянието на системата, се изчислява общата енергия (построява се потенциална коагулационна крива). Той има няколко участъка: дълбок първичен минимум (потенциален кладенец 1) в района на малки разстояния, плитък вторичен минимум (потенциален кладенец 2) в района на големи разстояния. Те показват значително преобладаване на привлекателната енергия, т.е. в тях U pr >> U ott.

В областта на средните разстояния има максимум. Ако се намира над оста x, тогава между частиците действат сили на отблъскване, т.е. системата е агрегативно стабилна. В този случай U out >> U in. Колкото по-висок е максимумът, толкова по-стабилна е системата.

За да започне коагулацията, е достатъчна предварителна частична неутрализация на заряда на частиците до определена стойност и разрушаване на солватната обвивка. Това се постига чрез въвеждане на електролит или премахване на стабилизиращ електролит. Минималният заряд на частиците, при който започва коагулацията, се нарича критичен z-потенциал (

0,03 V). При критична стойност на зета потенциала кинетичната енергия на движението на частиците е достатъчна, за да преодолее силите на остатъчното електростатично отблъскване (U pr

U ott) и адхезията на частиците в агрегати.

Според теорията на DLFO при бърза коагулация с електролити се разграничават два механизма: концентрационна коагулация и адсорбционна (неутрализационна) коагулация.

При концентрация коагулациядобавените индиферентни йони не променят стойността на -потенциала. Коагулацията възниква поради компресия на дифузния слой, т.е. изместване на противойони в адсорбционния слой или чрез увеличаване на йонната сила на разтвора.

Адсорбционна коагулациявъзниква в резултат на намаляване на -потенциала. Този тип коагулация се причинява от електролити, йоните на които могат (могат) да се адсорбират върху повърхността на частиците и имат заряд, противоположен на този на гранулата. Прониквайки в адсорбционния слой, те неутрализират потенциалоопределящите йони и намаляват -потенциала.

Ако на повърхността на микрокристалите има свободни центрове, тогава кристалната решетка е завършена. Например, в случай на x K + sol, добавянето на KI причинява коагулация поради адсорбцията на йодидни йони. В този случай първо нарастват - и -потенциалите. След като центровете са наситени, адсорбцията спира. По-нататъшното увеличаване на концентрацията на KI води до намаляване на -потенциала поради компресия на дифузния слой (изместване на калиеви йони в адсорбционния слой). Когато се достигне определена концентрация, золът започва да коагулира.

Ако на повърхността няма свободни центрове, тогава не се наблюдава адсорбция и -потенциалът не се увеличава, но се получава компресия на дифузния слой.

Когато се добави AgNO 3, сребърните йони Ag + не са безразлични. Тъй като йоните, определящи потенциала, са йодидни йони, добавянето на сребърни йони води до образуването на слабо разтворимо съединение AgI. В резултат броят на потенциалоопределящите постепенно намалява, което води до намаляване на - и -потенциалите. При критична стойност на -потенциала золът коагулира по адсорбционния механизъм. По-нататъшното добавяне на AgNO 3 води до презареждане и увеличаване на положителния заряд на гранулата поради селективната адсорбция на сребърни йони с образуването на нов DES: x NO 3 ─. При по-нататъшно добавяне на AgNO 3, золът коагулира според концентрационния механизъм под въздействието на нитратни йони.