Коагуляция дисперсных систем смесью электролитов

В промышленных условиях для коагуляции используют не один электролит, а смесь нескольких электролитов. Коагулирующее действие смесью двух электролитов часто бывает неаддитивным. Иногда требуется электролита в смеси больше, чем одного из них – это явление антагонизма. Если же смесь электролитов эффективнее одного электролита, то проявляется явление синергизма, их в смеси надо меньше, чем каждого

в отдельности. При аддитивном действии электролиты коагулируют независимо друг от друга. Для характеристики смеси двух электролитов удобно пользоваться графиком зависимости порога коагуляции γ; 1от порога коагуляции γ; 2.При аддитивном действии зависимость γ; 1 – γ; 2 – линейна.

Синергизм характеризуется кривой 2, если первый электролит берется в количестве γ; 1 / 2, то второй – в количестве γ; 2 < γ; 2 / 2.

Рис.4.7 График зависимости порога коагуляции:

1 – аддитивное действие; 2 – синергетическое действие;

3 – антагонистическое действие

Синергизм электролитов широко используют на практике для коагуляции больших количеств дисперсных систем.

21. Коллоидные поверхностно-активные вещества (ПАВ) – классификация, свойства, особенности.

Из адсорбционного уравнения Гиббса видно, что влияние природы вещества на адсорбцию заключено в величине и знаке производной dσ/d C. Если она положительна, то адсорбция отрицательна, а

если dσ/d C отрицательна, то адсорбция положительна. Предельное значение этой производной при C →0, взятой со знаком минус, называют поверхностной активностью g: g=(- dσ/d C) _{C →0}.Поверхностная активность является важнейшей адсорбционной характеристикой веществ, определяющей многие их свойства и области применения. Величина и знак поверхностной активности зависят как от природы самого вещества, так и от природы растворителя и адсорбента. Все вещества по способности адсорбироваться на границе раздела фаз делятся на три группы.

Группа 1. Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Для таких веществ g > 0, ds/d C < 0, Г_i > 0. Поверхностно-активные вещества способны накапливаться в поверхностном слое и снижать при этом поверхностное натяжение. Характерная особенность ПАВ – молекула состоит из двух частей – неполярной (углеводородного радикала) и полярной группы(-COOH,-NH2, -OH, -NO2, -SH, -CNS).

В зависимости от состояния ПАВ в р-ре условно различают истинно р-римые и коллоидные ПАВ. Условность такого разделения состоит в том, что одно и то же ПАВ может относиться к обеим группам в зависимости от условий и хим. природы (полярности) растворителя.

Клас-ция: Она основана на хим. природе молекул и включает четыре осн. класса ПАВ:

Анионактивные ПАВ содержат в молекуле одну или неск. полярных групп и диссоциируют в водном р-ре с образованием длинноцепочечных анионов, определяющих их поверхностную активность. Это группы: COOH(M), OSO₂OH(M), SO₃H(M), где M-металл (одно-, двух- или трехвалентный). Гидрофобная часть молекулы обычно представлена предельными или непредельными алифатич. цепями или алкилароматич. радикалами. Выделяют 6 групп анионактивных ПАВ (Производные карбоновых к-т (мыла); первичные и вторичные алкилсульфаты, алкил- и алкилбензолсульфо-наты, сульфонаты сложных эфиров моно- и дикарбоно-вых к-т; сульфо- и карбокси-этоксилаты спиртов, сульфоэтоксилаты карбоновых к-т, сульфоэтоксилаты алкилфенилэтиловых спиртов, диметал-лич. соли сульфоянтарной к-ты, соли сульфатов непредельных к-т; азотсодержащие ПАВ;соли перфторир. карбоновых к-т, перфторир. сульфоацетатов, моно- и диалкил-фосфатов и фосфонатов, перфторир. фосфонаты и др. соединения.)

Катионактивные ПАВ, молекулы к-рых диссоциируют в водном р-ре с образованием поверхностно-активного катиона с длинной гидрофобной цепью и аниона - обычно галогенида, иногда аниона серной или фосфорной к-ты. Преобладающими среди катионактивных ПАВ являются азотсодержащие соединения.

Неионогенные ПАВ не диссоциируют в воде на ионы. Их р-римость обусловлена наличием в молекулах гидрофильных эфирных и гидроксильных групп, чаще всего полиэтиленгликолевой цепи. При повышении т-ры р-римость неионогенных ПАВ уменьшается, поэтому для них точка помутнения - верхний температурный предел мицеллообразования, что является важным показателем.

Амфотерные (амфолитные) ПАВ содержат в молекуле гидрофильный радикал и гидрофобную часть, способную быть акцептором или донором протона в зависимости от рН р-ра. Обычно эти ПАВ включают одну или неск. основных и кислотных групп, могут содержать также и неионоген-ную полигликолевую группу. В зависимости от величины рН они проявляют св-ва катионактивных или анионактивных ПАВ. При нек-рых значениях рН, наз. изоэлектрической точкой, ПАВ существуют в виде цвиттер-ионов. По хим. строению и нек-рому сходству св-в амфолитные ПАВ делят на 5 осн. групп:(алкиламинокарбоновые к-ты RNH (CH₂)_n COOH; Алкилбетаины; Производные алкилимидазолинов; Алкиламиноалкансульфонаты и сульфаты; Полимерные амфолитные ПАВ: природные (белки, нуклеиновые к-ты и т.п.); модифицированные природные (олигомерные гидролизаты белков, сульфатир. хитин); продукты ступенчатой конденсации аминов, формальдегида, альбумина, жирных к-т; производные целлюлозы

Группа 2. Поверхностно-инактивные вещества (ПИВ) или ОПАВ – отрицательные поверхностно-активные вещества.Для них g < 0; ds/d C > 0; Г_i < 0. Для ПИВ характерно стремление уйти с поверхности

в объем раствора, а для этого они должны иметь поверхностное натяжение больше, чем у чистого растворителя и обладать хорошей растворимостью. Хорошая растворимость обеспечивает переход молекул в глубь

раствора, а большое значение поверхностного натяжения способствует замене молекул ПИВ в поверхностном слое на молекулы растворителя. Отрицательная адсорбция для вещества эквивалентна положительной

адсорбции для растворителя. Таким условиям отвечают неорганические основания, кислоты, соли в водных растворах. Они не имеют гидрофобной части и характеризуются сильным взаимодействием с молекулами

растворителя.

Группа 3. Поверхностно-индифферентные вещества (ПИДВ) или ИНАВ – инактивные вещества. Для этой группы веществ g = 0;ds/d C = 0; Г_i =0. Они равномерно распределяются между объемом фазы и поверхностным слоем. Примером таких веществ являются глицерин, все сахара. У них создается баланс полярной и неполярной частей, и поверхностное натяжение оказывается близким к поверхностному натяжению растворителя.

 

22. Электрофорез. Электрофорез - это перемещение под действием электрического поля частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды. Отрицательно заряженная частица вместе с плотным слоем ионов внешней обкладки приобретает направленное движение в сторону + полюса, тогда как диффузный слой перемещается в противоположном направлении. К эл-зу применимо ур-ние электроосмоса с обратным знаком:

ξ=4πηи_ЭО /εХ, где и_ЭО – электроосматическая ск-ть; Х- напряженность поля; η – кэф-т вязкости;

Многочисленные эксперименты подтвердили применимость этого ур-ия к ЭФ, в часности линейная зависимость скоростей от напряженности поля.При вводе понятия электрофоретической подвижности v, равной скорости движения частицы в единичном поле(Х=1):v=и_эф/Х, получим ξ=4πη /εv или ξ=0,015v – для разбавленных водных р-ров в практической системе эл-их единиц. Результаты изучения ЭФ показали и установили, что v иногда оказывается функцией радиуса частиц и зависимость эта не одинакова в р-рах различной конц-ии.Необходимо учитывать 2 эф-та: - эф-т релаксации,связан с нарушением сферической симметрии диффузного слоя вокруг частицы.

- электрофоретическое торможение встречный поток противоиоров создает дополнительное трение, обусловленное электрическими силами и препятствующее движению частицы.

При определении ξ м-ом ЭФ следует учитывать также влияние поверхностной проводимости. Поверхностная проводимость – добавочная проводимость, обусловленная поверхностным избытком ионов.

Электрофорез используют для получения новых материалов, нанесения покрытий, очистки веществ от примесей. В медицине электрофорез используют для введения лекарств, для разделения и анализа белков.