Правила коагуляции

1. Все сильные электролиты, добавленные к золю в достаточном количестве, вызывают его коагуляцию.

Минимальная концентрация электролита, вызывающая коагуляцию золя за определённый короткий промежуток времени, называется порогом коагуляции.

Порог коагуляции можно рассчитать, зная концентрацию электролита-коагулятора С, объём добавленного электролита V, и объём золя V_золя (обычно 10 мл): Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующей способностью электролита.  Значит, чем меньше порог коагуляции, тем больше коагулирующая способность электролита.

2. Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот ион, заряд которого совпадает по знаку с зарядом противоионов мицеллы лиофобного золя (заряд коагулирующего иона противоположен заряду коллоидной частицы). Этот ион называют ионом – коагулянтом.
3. Коагулирующая способность иона – коагулянта тем больше, чем больше заряд иона.  Количественно эта закономерность описывается эмпирическим правилом Шульце – Гарди, а теоретически обоснованную связь между зарядом коагулирующего иона и порогом коагуляции дает теория Дерягина – Ландау.

Соотношение порогов коагуляции для одно -, двух —   и трёхвалентных ионов равно (правило значности):

                                                                                  γ₁: γ₂: γ₃ = 729: 11 : 1

Следовательно, коагулирующая способность трёхзарядного иона в 729 раз выше коагулирующей способности однозарядного иона.

В настоящее время установлены отклонения от правила Шульце – Гарди – Дерягина – Ландау (правило значности). На порог коагуляции кроме заряда оказывают влияние радиус коагулирующего иона, способность к адсорбции и гидратации, а также и природа иона, сопутствующего коагулирующему.

В случае многозарядных ионов возможен и такой эффект, как перезарядка частиц, т.е. изменение знака заряда и потенциала коллоидной частицы. Добавляемые ионы могут обмениваться с противоионами, замещая их и в диффузном и в адсорбционном слоях. При этом, если многозарядный ион является достаточно маленьким (например, Al³⁺, Th⁴⁺ и др.), он замещает на поверхности частиц (в адсорбционном слое) неэквивалентное по заряду количество прежних ионов (сверхэквивалентная адсорбция). Например, вместо одного – двух ионов К⁺ может оказаться ион Th⁴⁺.  Поэтому, при достаточно высокой концентрации таких ионов создаваемый ими заряд на поверхности может стать больше по абсолютному значению, чем заряд потенциалопределяющих ионов. Это и означает изменение знака заряда и потенциала.  Теперь такие ионы становятся потенциалопределяющими (вместо прежних) и вокруг частицы ориентируются иные противоионы.

4. Коагулирующая способность иона при одинаковом заряде тем больше, чем больше его кристаллический радиус.

Для однозарядных неорганических катионов коагулирующая способность убывает в следующем порядке:

                                                                   Ag⁺> Cs⁺ > Rb⁺ > NH₄⁺  > K⁺ > Na⁺ > Li⁺

Этот ряд называется лиотропным.