Grimcat koloidale kanë një strukturë komplekse. Ato përbëhen nga bërthama dhe jone të përthithur dhe të tërhequr. Le të shqyrtojmë strukturën e një grimce koloidale të acidit silicik, e cila u formua si rezultat i bashkëveprimit të tretësirave shumë të holluara të silikatit të natriumit dhe acidit klorhidrik (Na2 Si03 + 2HCl = H2 Si03 + 2NaCl). Nëse Na2 Si03 ka tepricë, atëherë acidi silicik nuk precipiton, por formohet një zgjidhje transparente koloidale e H2 Si03. Bërthama e një grimce koloidale është neutrale, ajo përbëhet nga molekula m H2Si03. n Jonet Si03 2- absorbohen në sipërfaqen e bërthamës, këto janë jone që përcaktojnë potencialin, pasi ato përcaktojnë ngarkesën e grimcave të tretësirës koloidale;

Jonet përcaktues të potencialit të absorbuar tërheqin jone të shenjës së kundërt nga tretësira - kundërjonet. Në këtë rast, këto janë jone Na+, dhe një pjesë e tyre 2(n - x) absorbohet në grimcë. Jonet e adsorbuar Si03 2- së bashku me kundërjonet Na+ formojnë një shtresë adsorbimi. Pjesa tjetër e kundërjoneve 2xNa+ është në fazën e lëngshme dhe formon një shtresë difuze të lëvizshme.

Bërthama së bashku me shtresën e përthithjes quhet kokrrizë.

Në shembullin tonë, granula është e ngarkuar negativisht, pasi përthithja e joneve Si03 2- ndodh më fort se jonet.

Grimca koloidale, së bashku me kundërjonet e shtresës së difuzionit, quhet micelë. Kjo është një grimcë e veçantë e një zgjidhjeje koloidale.

Micelle (grimcë koloidale)

Koagulimi(lat. koagulimit- koagulimi, trashja, zmadhimi) - kombinimi i grimcave të vogla të shpërndara në agregate më të mëdhenj.

Koagulimi është një kompleks ndërveprimesh kimike dhe fizike midis grimcave koloidale të ngarkuara negativisht dhe kationeve, d.m.th. reagentë kimikë të ngarkuar pozitivisht. Ai përdor forca të ndryshme zmbrapsjeje dhe tërheqjeje, të cilat sigurojnë stabilitet ose, anasjelltas, paqëndrueshmëri të pezullimit koloidal, përkatësisht:

• forcat e sprapsjes elektrostatike
• Lëvizja Browniane
• Forcat e gravitetit të Van der Waals
• forca e gravitetit universal

Koagulimi destabilizon pezullimin koloidal përmes dy mekanizmave të ndryshëm:

1. Neutralizimi i ngarkesës

Koagulantët e ngarkuar pozitivisht neutralizojnë ngarkesën negative që rrethon grimcat koloidale. Kur ngarkesa rreth secilës grimcë neutralizohet, ato gradualisht afrohen së bashku, duke zvogëluar rrezen e tyre efektive dhe përfundimisht bëhen të paqëndrueshme dhe mund të përplasen me njëra-tjetrën. Kur ato përplasen, grimcat lidhen me njëra-tjetrën për shkak të lidhjeve hidrogjenore ose, për shembull, forcave të van der Waals-it, duke formuar masa të mëdha ose thekon. Energjia e trazimit e aplikuar në procesin e pastrimit rrit numrin dhe frekuencën e këtyre përplasjeve të grimcave, duke rritur grumbullimin e ngurtë dhe duke nxitur formimin e flokut.

2. Lidhja kimike

Formimi i flokeve lehtësohet nga natyra polimerike e koagulantëve. Zinxhirët e tyre të gjatë molekularë mbledhin grimcat e grumbulluara dhe formojnë ura nga një sipërfaqe në tjetrën, duke lidhur së bashku thekon individuale në masa të mëdha, lehtësisht të lëvizshme.

Rregulli Schulze-Hardy.

Aftësia koaguluese e një joni koagulues rritet me rritjen e ngarkesës së tij (rregulli i Schulzes).

Aftësia e sistemeve të shpërndara për të mbajtur një shkallë të caktuar dispersioni quhetstabilitet agregativ.

Grimcat faza e shpërndarë i reziston ngjitjes së bashku për shkak të mekanizmave të ndryshëm. Kjo aftësi i detyrohet, së pari, formimit të një shtrese elektrike të dyfishtë në sipërfaqen e grimcave të fazës së shpërndarë, e cila siguron stabilizimin elektrik të sistemit të shpërndarë. Së dyti, funksionon mekanizmi i stabilizimit të absorbimit molekular, i cili konsiston në formimin përreth grimcat e shtresave adsorbuese të përbëra nga molekulat e mjedisit të shpërndarë dhe substancat e tretura në të. Së treti, ekziston një faktor kinetik i stabilitetit - një frekuencë e ulët e përplasjeve të grimcave të shpërndara.

Solët (tretësirat koloidale) ndryshojnë nga sistemet e shpërndara trashë dhe molekulare në paqëndrueshmërinë e tyre agregative, kështu që ato ndryshojnë si me kalimin e kohës ashtu edhe me shtimin e substancave të ndryshme.

Thelbi i mekanizmit për pastrimin e ujit nga grimcat koloidale të pezulluara është të prishë gjendjen e ekuilibrit të sistemit - duke eliminuar ekuilibrin e forcave që nuk lejojnë që grimcat të vendosen.

Për të arritur këtë qëllim, ai përdor procesin e koagulimit të papastërtive koloidale (thjesht - koagulimi i ujit).

Koagulimi - procesi i ngjitjes së koloideve në agregate më të mëdhenj, i cili ndodh si rezultat i përplasjeve të tyre gjatë lëvizjes Brownian, përzierjes ose lëvizjes së drejtuar në një fushë force të jashtme ose shtimit të mpiksjeve. Në këtë rast, formohet një sediment - koagulohet.

Koagulantët (zakonisht kripërat e tretshme të hekurit ose aluminit) intensifikojnë procesin e koagulimit. Futja e këtyre substancave në ujë nxit formimin e një faze të re, pak të tretshme (si rezultat i hidrolizës - ndërveprimi i një substance me ujin). Kështu, procesi i koagulimit konsiston në zmadhimin progresiv të grimcave dhe një ulje të numrit të tyre në vëllimin e mediumit të shpërndarjes.

Koagulimi mund të jetë i ngadaltë ose i shpejtë. Me koagulim të ngadaltë, vetëm një pjesë e vogël e përplasjeve të grimcave koloidale bën që ato të ngjiten së bashku, dhe koagulumi nuk bie. Me koagulim të shpejtë, çdo përplasje është efektive dhe bën që grimcat të ngjiten së bashku, dhe gradualisht formohet një precipitat në tretësirën koloidale.

Përqendrimi minimal i substancës së dozuar (elektrolit ose joelektrolit) që fillon procesin e koagulimit në një sistem me një mjedis dispersioni të lëngshëm quhet pragu i koagulimit. Në kushte të caktuara, koagulimi është i kthyeshëm. Procesi i kthimit të koagulumit përsëri në sol quhet peptizim, dhe substancat që provokojnë këtë proces quhen peptizues. Peptizuesit, duke qenë stabilizues të sistemeve të shpërndara, absorbohen në sipërfaqen e grimcave, duke dobësuar ndërveprimin midis tyre, duke rezultuar në shpërbërjen e agregateve. Kthimi në gjendjen parësore është veçanërisht efektiv kur në mjedis futen surfaktantë, të cilët reduktojnë energjinë ndërfaqesore të sipërfaqes dhe lehtësojnë shpërndarjen.

Koagulimi duke përdorur kripëra hekuri

Le të shqyrtojmë se cilat procese ndodhin kur sulfat hekuri (III) i shtohet një tretësire koloidale. Ky koagulant në tretësirën ujore shpërndahet në jone hekuri dhe jon sulfate:

Fe 2 (SO 4) 3 → 2 Fe 3+ + 3 SO 4 2-

Fe 3+ + H 2 O ↔ Fe(OH) 2+ + H +

Fe(OH) 2+ + H 2 O ↔ Fe(OH) 2 + + H +

Fe(OH) 2 + + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + H +

Fe 3+ + 3H 2 O ↔ Fe(OH) 3 ↓ + 3H +

Micelle - njësi strukturore liofobik (në bashkëveprim të dobët me të lëngët) koloidet që nuk kanë një përbërje specifike. Skematikisht, struktura e saj duke përdorur shembullin e një micele hidroksid hekuri (III) mund të përshkruhet nga diagrami:

(mFe(OH) 3 2nFe(OH) 2+ (2n - x) SO 4 2- )2x+ xSO 4 2-

Një mikrokristal i hidroksidit të hekurit, duke formuar një grimcë koloidale (shih figurën), thith në mënyrë selektive nga mjedisi jone identike me jonet e rrjetës së saj kristalore. Në varësi të përbërjes kimike të tretësirës (jonet e tepërta të sulfatit ose jonet e tepërta të hekurit), mikrokristali fiton një ngarkesë negative ose pozitive. Një kristal i tillë i ngarkuar quhet bërthama e micelës dhe jonet që përcaktojnë potencialin i japin atij këtë ngarkesë.

Fusha elektrike e sipërfaqes së ngarkuar të kristalit tërhiqet nga tretësira kundërione - jonet që mbajnë një ngarkesë të kundërt. Në ndërfaqen e fazës formohet një shtresë elektrike e dyfishtë, trashësia e së cilës përcaktohet nga kufiri i jashtëm i resë kundërjonike.

Shtresa elektrike e dyfishtë përbëhet nga pjesë adsorbuese dhe difuze. Shtresa e adsorbimit përfshin jone potencial-formues dhe një pjesë të kundërjoneve të përthithura në sipërfaqen e bërthamës. Shtresa difuze plotësohet nga kundërjonet e mbetura në një sasi që kontribuon në neutralitetin elektrik të micelës.

Shtresa elektrike e dyfishtë që rrethon koloidet, nën ndikimin e koagulantëve (elektroliteve), rindërtohet: kundërjonet fillojnë të nxirren me forcë nga pjesa difuze në pjesën e adsorbimit dhe trashësia e të gjithë shtresës elektrike zvogëlohet me kalimin e kohës në trashësinë e shtresa e adsorbimit. Grimcat e shpërndara bien në një zonë tërheqëse reciproke dhe ndodh koagulimi i shpejtë.

Koagulimi duke përdorur kripëra alumini

Më shpesh, kristalhidrati 18-ujor sulfate alumini - Al 2 (SO 4) 3 - përdoret për pastrimin e ujit me koagulim në stacionet e trajtimit të ujit të brendshëm dhe pishinat. 18H2O.

Proceset që ndodhin kur kripërat e aluminit i shtohen ujit janë të ngjashme me ato të përshkruara më sipër kur shtohen kripërat e hekurit:

Al 3+ + H 2 O ↔ Al(OH) 2+ + H +

Al(OH) 2+ + H 2 O ↔ Al(OH) 2 + + H +

Al(OH) 2 + + H 2 O ↔ Al(OH) 3 ↓ + H +

Ekuacioni i përgjithshëm i hidrolizës është:

Al 3+ + 3H 2 O ↔ Al(OH) 3 ↓ + 3H +

Formimi i precipitatit të hidroksidit të aluminit ndodh në vlerat e pH në rangun nga 5 në 7.5. Në pH< 5 осадок не образуется. При рН >8.5, hidroksidi i aluminit që rezulton tretet për të formuar aluminate.

Al 2 (SO 4) 3 + 6 NaOH = 2 Al(OH) 3↓ + 3 Na 2 SO 4

Al(OH) 3 + NaOH = Na ose (NaAlO 2 . 2H 2 O)

Koagulantët modernë

Koagulantët e bazuar në polioksiklorur alumini po bëhen gjithnjë e më të zakonshëm në proceset e trajtimit të ujit dhe trajtimit të ujërave të zeza.

Përparësitë e këtyre koagulantëve në krahasim me sulfat alumini:

Dorëzimi në formën e solucioneve, gjë që e bën përdorimin e tyre më të përshtatshëm (nuk ka nevojë të shpërndahet);

Përqindje më e lartë e substancës aktive;

Marrja e ujit të pastruar të cilësisë më të lartë;

Reduktimi i volumit të mbetjeve dytësore;

Përmbajtja e ulët e mbetur e aluminit (< 0,2 мг/л);

Nuk kërkohet rregullim i pH;

Gama e gjerë e temperaturës së funksionimit.

Karakteristikat teknike të koagulantëve të tillë të prodhuar nga SHA AURAT:

Koagulimi i kontaktit

Një nga opsionet e pastrimit duke përdorur metodën e koagulimit është koagulimi i kontaktit. Koagulimi i kontaktit ndodh në kokrrat e ngarkimit të filtrave me presion vertikal të pastrimit mekanik. Në këtë rast, koagulanti futet drejtpërdrejt përpara filtrit mekanik. Kokrrat e ngarkimit dhe grimcat e absorbuara në to shërbejnë si qendra koagulimi. Procesi i flokulimit në këtë rast përshpejtohet ndjeshëm.

Procesi i koagulimit ecën me një shpejtësi më të madhe dhe mungesa e nevojës për depozitime për formimin dhe sedimentimin e thekoneve të llumit janë avantazhet e padyshimta të koagulimit të kontaktit.

Disavantazhet e koagulimit të kontaktit përfshijnë kontaminimin e përshpejtuar të filtrave nën presion dhe nevojën për rigjenerim të shpeshtë të ngarkesës, si dhe rrezikun e rrjedhjes së reagentit në rast të zgjedhjes së gabuar të mënyrës së koagulimit/filtrimit.

Për të kontrolluar nëse koagulimi i kontaktit kryhet apo jo, uji pas filtrave mekanikë kontrollohet për përmbajtjen e koagulantit.

Të nderuar Zotërinj, nëse keni nevojë të zbatoni pastrimin e ujit duke përdorur koagulantë për të sjellë cilësinë e ujit në standarde të caktuara, ju lutemi bëni një kërkesë tek specialistët e kompanisë Waterman. Ne do të zhvillojmë për ju skemën teknologjike optimale për pastrimin e ujit.

Zgjidhjet koloidale liofobike, si sisteme termodinamikisht të paqëndrueshme, mund të shemben spontanisht ose nën ndikimin e ndikimeve të jashtme. Shkatërrimi i tretësirave koloidale fillon me koagulimin e tyre.

Koagulimiështë procesi i grumbullimit të grimcave koloidale me formimin e agregateve më të mëdha për shkak të humbjes së stabilitetit agregativ nga tretësira koloidale.

Si rezultat i koagulimit, grimcat e zmadhuara të fazës së shpërndarë sedimentohen lehtësisht dhe ndodh shtresimi i sistemit. Kështu, shkaku i koagulimit është humbja e qëndrueshmërisë agregative të tretësirës koloidale, dhe pasojë e koagulimit është ulja e qëndrueshmërisë së saj të sedimentimit.

Në praktikë, koagulimi mund të shkaktohet nga ndikime të ndryshme të jashtme: shtimi i sasive të vogla të elektrolitit, përqendrimi i një solucioni koloidal, ndryshimi i temperaturës, ekspozimi ndaj ultrazërit, fusha elektromagnetike, etj.

Fenomeni i koagulimit qëndron në themel të shumë proceseve patologjike që ndodhin në sistemet e gjalla. Koagulimi i solucioneve koloidale të fosfatit të kalciumit dhe kolesterolit në gjak çon në formimin e sedimenteve dhe depozitimin e tyre në sipërfaqen e brendshme të enëve të gjakut (ndryshime aterosklerotike në enët e gjakut).

Koagulimi ndodh gjatë procesit të koagulimit të gjakut. Koagulimi i gjakut luan dy role të kundërta në trup: nga njëra anë, zvogëlon humbjen e gjakut kur indet dëmtohen, nga ana tjetër, shkakton formimin e mpiksjes së gjakut në sistemin e qarkullimit të gjakut. Koagulimi i gjakut është një proces enzimatik shumë kompleks. Në të njëjtën kohë, në gjak vepron një sistem antikoagulant, baza e të cilit është heparina, një antikoagulant gjaku.

Gjatë ruajtjes së tij duhet të merret parasysh natyra e gjakut. Meqenëse kationet e kalciumit nxisin mpiksjen e gjakut, ato hiqen nga gjaku i destinuar për ruajtje duke përdorur metoda të ndryshme fiziko-kimike. Për shembull, shtimi i citratit të natriumit precipiton kalcium, pas së cilës gjaku mbahet në frigorifer, duke mbetur i përshtatshëm për transfuzion për 30 ditë. Gjaku i plotë gjithashtu mund të dekalcifikohet nga shkëmbimi i joneve duke përdorur shkëmbyes Na-kation.

Koagulimi nën ndikimin e elektroliteve. Në sistemet biologjike, koagulimi ka rëndësinë më të madhe praktike kur shtohen sasi të vogla elektrolite, pasi zgjidhjet koloidale të qelizave dhe lëngjeve biologjike janë në kontakt me elektrolitet. Çdo elektrolit mund të shkaktojë koagulimin e një solucioni koloidal. Sidoqoftë, çdo elektrolit kërkon përqendrimin e tij minimal, të quajtur pragu i koagulimit (C pc).

Pragu i koagulimitështë sasia minimale e elektrolitit që duhet shtuar në një tretësirë ​​koloidale për të shkaktuar koagulim të dukshëm (të dukshëm për syrin) - turbullim të tretësirës ose ndryshim në ngjyrën e tij. Pragu i koagulimit mund të llogaritet duke përdorur formulën:

ku Sel është përqendrimi fillestar i tretësirës së elektrolitit; Vel është vëllimi i tretësirës së elektrolitit të shtuar në tretësirën koloidale; Vкp është vëllimi i tretësirës koloidale.

Reciprociteti i pragut të koagulimit quhet efekt koagulues(y): y=1/Spk

Efekti koagulues i elektroliteve në tretësirat koloidale me një stabilizues jonik është subjekt i Rregulli Schulze-Hardy: koagulimi i tretësirave koloidale shkaktohet nga çdo jon që ka një shenjë ngarkese të kundërt me ngarkesën e kokrrizave. Sa më e lartë të jetë ngarkesa e jonit koagulues, aq më i fortë është efekti koagulues i joneve (y).

Efekti koagulues i një joni koagulues është drejtpërdrejt proporcional me ngarkesën e tij në fuqinë e gjashtë: y = f(z 6). Për shembull, koagulimi i një sol AgI me granula të ngarkuara negativisht (jonet përcaktues të potencialit - anionet I -) ndodh për shkak të veprimit të joneve të ngarkuar pozitivisht. Prandaj, kur tretësirat e NaCl, CaCl 2, AlCl 3 i shtohen këtij sol, efekti koagulues i kationeve Na +, Ca 2+, Al 3+ do të rritet ndjeshëm; y(Na +):y(Ca 2+):y(Al 3+) = 1:64:729. Koagulimi i solit AgI me granula të ngarkuara pozitivisht (jonet-kationet përcaktuese të potencialit Ag +), përkundrazi, ndodh për shkak të joneve të ngarkuar negativisht. Shtimi i tretësirave të KCl, K 2 SO 4, K 3 në sol do të shkaktojë një rritje të efektit koagulues të anioneve në rendin e mëposhtëm: y(Cl -):y(SO 4 (2-)):y 3- = 1:64:729.

Ka devijime nga rregulli Schulze-Hardy, pasi efekti koagulues i një joni, përveç ngarkesës, ndikohet nga rrezja e jonit koagulues, si dhe nga natyra e jonit që shoqëron jonin koagulues.

Ndikimi i fortë i elektrolitit në koagulimin e tretësirave koloidale duhet të merret parasysh gjatë futjes së tretësirave të kripës në organizmat e gjallë. Në këtë rast, jo vetëm përqendrimi, por edhe ngarkesa e joneve të futura është e rëndësishme. Kështu, një zgjidhje fiziologjike e klorurit të natriumit (0.9%) nuk mund të zëvendësohet me një zgjidhje izotonike të sulfatit të magnezit, pasi kjo kripë përmban jone të ngarkuar dyfish Mg 2+ dhe SO 4 (2-), të cilët kanë një efekt koagulues më të lartë se Na + dhe jonet Cl .

Gjatë injektimit të një elektroliti në indin muskulor ose në gjakun e njeriut, është e nevojshme të injektohet gradualisht, ngadalë, në mënyrë që të mos shkaktohet koagulimi i sistemeve biologjike koloidale. Administrimi i shpejtë i një elektroliti, për shkak të shkallës së ulët të difuzionit në gjak ose në indet e muskujve, çon në akumulimin e elektrolitit, një tepricë lokale (lokale) të përqendrimit të pragut të tij dhe shkakton koagulimin e biosubstrateve, i cili është i vështirë për t'u ndalur. Me administrim të ngadaltë, elektroliti ka kohë të merret me qarkullimin e gjakut dhe të shpërndahet në indet fqinje, kështu që përqendrimi i pragut nuk arrihet dhe koagulimi nuk ndodh. Ky fenomen në indet e gjalla quhet "varësi".

Mekanizmi i koagulimit. Roli i elektroliteve gjatë koagulimit është të zvogëlojë presionin e shkëputur midis grimcave koloidale që afrohen. Kjo mund të ndodhë në dy mënyra: duke reduktuar ngarkesën sipërfaqësore të fazës së ngurtë (ngarkesa sipërfaqësore e bërthamës), d.m.th. për shkak të zvogëlimit të potencialit ndërfaqësor Фмф, ose për shkak të zvogëlimit të trashësisë (kompresimit) të atmosferave jonike të micelave ndërsa ngarkesa sipërfaqësore e bërthamave të tyre mbetet e pandryshuar. Në këtë drejtim, dy lloje të koagulimit janë të mundshme: neutralizimi dhe përqendrimi.

Koagulimi i neutralizimit ndodh nën ndikimin e një elektroliti, i cili ndërvepron kimikisht me jonet që përcaktojnë potencialin, duke i lidhur ato në një përbërje të fortë (për shembull, duke i precipituar) dhe duke zvogëluar kështu ngarkesën në sipërfaqen e bërthamës. Koagulimi i neutralizimit vërehet, për shembull, kur K 2 S shtohet në një tretësirë ​​koloidale të AgI me granula të ngarkuara pozitivisht (jonet përcaktues të potencialit - Ag + katione). Ndodh një reaksion midis anioneve koaguluese S 2- dhe kationeve Ag + që përcaktojnë potencialin me formimin e përbërjes pak të tretshme Ag 2 S, e cila çon në shkatërrimin e micelës AgI:

Si rezultat i lidhjes së kationeve Ag + që përcaktojnë potencialin, potenciali ndërfaqësor F mf zvogëlohet dhe numri i kundërjoneve NO 3 (-) të nevojshëm për të kompensuar ngarkesën në sipërfaqen e bërthamës zvogëlohet. Kështu, atmosferat jonike rreth bërthamave bëhen më të holla, presioni i ndarjes midis grimcave që afrohen zvogëlohet, dhe kjo nga ana tjetër çon në ngjitjen e tyre së bashku në agregate më të mëdha.

Koagulimi i përqendrimit ndodh nën ndikimin e një elektroliti, i cili nuk ndërvepron kimikisht me jonet stabilizues dhe nuk ndryshon ngarkesën sipërfaqësore të bërthamës së micelës. Megjithatë, në këtë rast, efektin koagulues e ushtrojnë ato jone të elektrolitit të shtuar, që janë kundërjone për këto micela, pasi duke rritur përqendrimin e tyre depërtojnë në kokrrizë, duke ngjeshur (dendur) atmosferën jonike të micelës rreth bërthamës. . Koagulimi i përqendrimit ndodh në një potencial konstant ndërfazor F mf, por zakonisht shoqërohet me një ulje të potencialit ζ. Koagulimi i përqendrimit vërehet, për shembull, kur nitratet shtohen në një tretësirë ​​koloidale të AgI, micelat e së cilës përmbajnë kundërjone NO 3 (-):

Ndërsa përqendrimi i joneve të shtuara të NO 3 (-) rritet, ato nxisin futjen e kundërjoneve të shtresës difuze në shtresën e adsorbimit. Në këtë rast, shtresa difuze është e ngjeshur dhe mund të ndodhë një gjendje në të cilën shtresa difuze zhduket plotësisht dhe granula bëhet elektrikisht neutrale. Në këtë gjendje, presioni i ndarjes midis grimcave që afrohen është minimal, dhe kjo çon në ngjitjen e grimcave së bashku në agregate më të mëdha.

Meqenëse ngarkesa e kokrrizave në këto kushte është 0, në një fushë elektrike ato nuk marrin lëvizje të drejtimit drejt elektrodave, pasi granula është në gjendje izoelektrike.

Gjendja izoelektrike është gjendja e grimcave koloidale në të cilat potenciali elektrokinetik ζ është i barabartë me 0 dhe që karakterizohet nga mungesa e lëvizjes së drejtuar të kokrrizave në një fushë elektrike.

Në gjendjen e qëndrueshme ndaj grumbullimit të tretësirës koloidale, vlera luhatet ndërmjet 50-70 mV. Kur potenciali ζ zvogëlohet nën ndikimin e një elektroliti në 25-30 mV, nuk vërehen ndryshime të jashtme (turbullira ose ndryshime të ngjyrave) në sistem, pasi shkalla e koagulimit është ende shumë e ulët, si rezultat i së cilës kjo fazë ( I) e koagulimit quhet koagulim “latent” (Fig. .6.10). Shtimi i mëtejshëm i elektrolitit mbi Spk shkakton ngjeshje edhe më të madhe të shtresës difuze dhe një ulje të potencialit ζ, e cila shoqërohet me turbullirë të tretësirës dhe fillon koagulimi "eksplicit". Fillimisht, shpejtësia e koagulimit rritet me shpejtësi (faza II), dhe më pas bëhet konstante kur vlera e potencialit ζ bëhet zero dhe fillon faza e koagulimit të shpejtë (III).

Koagulimi me përzierje elektrolite. Në praktikë, koagulimi shpesh shkaktohet nga veprimi i një përzierje elektrolitesh. Në këtë rast, ekzistojnë tre opsione të mundshme për ndërveprimin midis elektroliteve: veprimi aditiv, antagonizmi dhe sinergjia.

Oriz. 6.10. Efekti i përqendrimit të elektrolitit në shkallën e koagulimit

Aditiviteti- kjo është përmbledhja e efektit koagulues të joneve që shkaktojnë koagulimin.

Efekti aditiv ndodh në rastet kur elektrolitet që përmbajnë jone koagulues nuk reagojnë kimikisht me njëri-tjetrin. Për shembull, një përzierje e kripërave KCl dhe NaNO3 shfaq një efekt shtesë në lidhje me tretësirat koloidale me granula të ngarkuara negativisht dhe pozitivisht. Në rastin e parë, koagulimi shkaktohet nga kationet K + dhe Na +, në të dytën - nga anionet Cl - dhe NO 3 (-).

Antagonizmi- ky është një dobësim i efektit koagulues të një elektroliti në prani të një tjetri.

Pb 2+ + 2Cl - = PbCl 2 ↓

Antagonizmi i veprimit vërehet në rastet kur, si rezultat i një reaksioni kimik midis elektroliteve, jonet koaguluese lidhen në një përbërje të patretshme (precipitat) ose në një kompleks të qëndrueshëm që nuk ka aftësi koaguluese. Për shembull, efekti koagulues i kationeve Pb 2+ në lidhje me granula të ngarkuara negativisht dobësohet në prani të NaCl, pasi ndodh një reaksion si rezultat i të cilit përqendrimi i joneve të mpiksjes Pb 2+ në tretësirë ​​zvogëlohet për shkak të precipitimit. i PbCl 2:

Sinergji- kjo është një rritje e efektit koagulues të një elektroliti në prani të një tjetri.

Veprimi sinergjik është i mundur kur ndodh një ndërveprim kimik midis elektroliteve, duke rezultuar në formimin e një joni shumëfish të ngarkuar me një aftësi shumë të lartë koaguluese. Për shembull, efekti koagulues i FeCl 3 dhe KCNS në lidhje me granula të ngarkuara pozitivisht (jonet koaguluese Cl (-) dhe CNS -) rritet shumë herë, pasi ndodh një reagim që rezulton në formimin e anioneve 3- të ngarkuara shumëfishuar që shfaqin aftësi e lartë koaguluese:

FeCl 3 + 6KCNS → K 3 + 3KCl

Gjatë përdorimit të elektroliteve në praktikën laboratorike dhe mjekësore, gjithmonë duhet të merret parasysh mundësia e koagulimit në mjediset biologjike. Kështu, kur futni në organizëm substanca të ndryshme medicinale (në formë injeksioni), fillimisht duhet të siguroheni që këto substanca të mos jenë sinergjiste për të shmangur koagulimin e mundshëm. Nga ana tjetër, gjatë pastrimit të ujërave industriale, antagonizmi i elektroliteve të futura, i cili parandalon shkatërrimin e ndotësve koloidalë, mund të jetë i dëmshëm.

Në ujërat natyrore, si dhe në ujërat e zeza industriale, koagulimi ndodh shpesh si rezultat i përzierjes së sistemeve të shpërndara që përmbajnë grimca të ndryshme. Heterokagulimi quhet koagulim i tretësirave koloidale që përmbajnë grimca të ndryshme që ndryshojnë në natyrën kimike, shenjën ose madhësinë e ngarkesës.

Një rast i veçantë i heterokoagulimit është koagulimi i ndërsjellë- ngjitja e kokrrizave me ngarkesë të ndryshme të tretësirave koloidale. Në këtë rast, koagulimi ndodh sa më plotësisht, aq më plotësisht neutralizohen ngarkesat e kokrrizave.

Heterokagulimi përdoret gjerësisht në praktikë në lidhje me problemin e pastrimit të ujërave natyrore dhe industriale. Kripërat e aluminit ose hekurit (3), të cilat janë koagulantë të mirë, i shtohen ujit që përmban papastërti koloidale. Si rezultat i hidrolizës, këto kripëra japin hidrokside të dobëta të tretshme Al(OH) 3 ose Fe(OH) 3, duke formuar tretësira koloidale me granula të ngarkuara pozitivisht. Si rezultat, ndodh koagulimi, i shoqëruar me formimin e thekoneve nga micelat heterogjene të grumbulluara, të cilat precipitojnë.

Gjatë procesit të koagulimit, i shoqëruar me humbjen e stabilitetit agregat, ndodh shkatërrimi i tretësirës koloidale, i shoqëruar me precipitimin e një precipitati - koagulimi. Sidoqoftë, nëse stabiliteti agregat i rikthehet koagulumit, atëherë mund të ndodhë procesi i kundërt - peptizimi.

Peptizimi quhet procesi i kundërt i koagulimit - shndërrimi i sedimentit të formuar si rezultat i koagulimit në një zgjidhje të qëndrueshme koloidale.

Peptizimi mund të kryhet në dy mënyra, secila prej të cilave çon në një rritje të stabilitetit agregativ për shkak të restaurimit të atmosferave jonike mjaft të lirshme në micele:

· larja e koagulimit me një tretës të pastër (medium dispersioni), i cili çon në larjen e sistemit të joneve që shkaktuan koagulimin dhe lirimin e atmosferave jonike rreth grimcave;

· duke shtuar një elektrolit-peptizues special, jonet e të cilit, të përthithur në sipërfaqen e grimcave të mpiksura, rivendosin atmosferën e lirshme jonike rreth këtyre grimcave dhe kontribuojnë në kalimin e tyre në një gjendje koloidale.

Megjithatë, jo çdo precipitat i marrë gjatë koagulimit mund të peptizohet. Kushtet më të rëndësishme për peptizim efektiv janë si më poshtë:

· vetëm sedimentet e marra fllad janë të afta për peptizim, pasi një rritje në kohëzgjatjen e kontaktit të grimcave të fazës së shpërndarë me njëra-tjetrën çon në një ngjeshje graduale të sedimentit dhe zhvendosjen e fazës së lëngshme nga struktura e tij;

· është e nevojshme të shtohen sasi të vogla elektrolit-peptizuesi, përndryshe mund të ndodhë përsëri koagulimi;

· Peptizimi nxitet duke përzier dhe ngrohur.

Procesi i peptizimit është themeli i trajtimit të një sërë ndryshimesh patologjike në trupin e njeriut: resorbimi i pllakave aterosklerotike në muret e enëve të gjakut, gurët në veshka dhe mëlçi ose mpiksja e gjakut në enët e gjakut nën ndikimin e antikoagulantëve. Në këtë rast, është e nevojshme të merret parasysh futja në kohë e substancave medicinale (antikoagulantët) në gjak: mpiksjet e vjetra të gjakut në enët e gjakut, si dhe gurët e ngurtësuar, praktikisht nuk peptohen, d.m.th. mos treten.

6.9. Sisteme të shpërndara në mënyrë të trashë: suspensione, emulsione, aerosole

Sistemet e shpërndara në mënyrë të trashë ndahen në tre grupe: emulsione, pezullime dhe aerosole.

Emulsione– këto janë sisteme të shpërndara me një medium dispersioni të lëngshëm dhe një fazë të shpërndarë të lëngët.

Ato gjithashtu mund të ndahen në dy grupe:

1. direkt – pika të një lëngu jopolar në një mjedis polar (vaj në ujë);

2. anasjelltas (ujë në vaj).

Ndryshimet në përbërjen e emulsioneve ose ndikimet e jashtme mund të çojnë në shndërrimin e një emulsioni të drejtpërdrejtë në një emulsion të kundërt dhe anasjelltas. Shembuj të emulsioneve natyrale më të njohura janë qumështi (emulsioni i drejtpërdrejtë) dhe vaji (emulsioni i kundërt). Një emulsion tipik biologjik janë pikat e yndyrës në limfë. Në teknologjinë kimike, polimerizimi i emulsionit përdoret gjerësisht si metoda kryesore për prodhimin e gomave, polistirenit, polivinilacetatit etj.

Pezullimet- këto janë sisteme të trashë me një fazë të ngurtë të shpërndarë dhe një mjedis të lëngshëm dispersioni.

Një grup i veçantë përbëhet nga sisteme të shpërndara në mënyrë të trashë, në të cilat përqendrimi i fazës së shpërndarë është relativisht i lartë në krahasim me përqendrimin e saj të ulët në suspensione. Sisteme të tilla të shpërndara quhen pasta. Për shembull, ato dentare, kozmetike, higjienike etj., që ju janë të njohura nga përditshmëria.

Aerosolet– këto janë sisteme të shpërndara në mënyrë të trashë, në të cilat mjedisi i shpërndarjes është ajri, dhe faza e shpërndarë mund të jenë pika të lëngshme (re, ylber, llak flokësh ose deodorant i lëshuar nga një kanaçe) ose grimca të një lënde të fortë (re pluhuri, tornado).

Sistemet koloidale zënë një pozicion të ndërmjetëm midis sistemeve të trashë dhe zgjidhjeve të vërteta. Ato janë të përhapura në natyrë. Toka, balta, ujërat natyrore, shumë minerale, duke përfshirë disa gurë të çmuar, janë të gjitha sisteme koloidale.
Sistemet koloidale kanë një rëndësi të madhe për biologjinë dhe mjekësinë. Përbërja e çdo organizmi të gjallë përfshin substanca të ngurta, të lëngshme dhe të gazta që janë në një marrëdhënie komplekse me mjedisin. Nga pikëpamja kimike, trupi në tërësi është një koleksion kompleks i shumë sistemeve koloidale.

Sistemet koloidale ndahen në sols (tretësira koloidale) dhe xhel (pelte).

Shumica e lëngjeve biologjike të një qelize (citoplazma, lëngu bërthamor - karioplazma, përmbajtja e vakuolave) dhe organizmit të gjallë në tërësi janë tretësira koloidale (sols).

Për sols Fenomeni i koagulimit është karakteristik, d.m.th. ngjitja e grimcave koloidale dhe precipitimi i tyre. Në këtë rast, tretësira koloidale shndërrohet në një pezullim ose xhel. Disa koloidë organikë mpiksen kur nxehen (të bardhat e vezëve, ngjitësit) ose kur ndryshon mjedisi acido-bazik (lëngët tretës).

Xhel janë sisteme koloidale në të cilat grimcat e fazës së shpërndarë formojnë një strukturë hapësinore.

Xhelet janë sisteme të shpërndara që i hasni në jetën e përditshme.

Me kalimin e kohës, struktura e xhelit prishet dhe prej tyre lirohet lëngu. Po ndodh sinereza– ulje spontane e volumit të xhelit, e shoqëruar me ndarje të lëngut. Syneresis përcakton jetëgjatësinë e ushqimit, xheleve mjekësore dhe kozmetike. Sinereza biologjike është shumë e rëndësishme kur bëni djathë dhe gjizë.

Në pamje, zgjidhjet e vërteta dhe koloidale janë të vështira për t'u dalluar nga njëra-tjetra. Për ta bërë këtë, përdorni Efekti Tyndall– formimi i një koni të një “shtegu ndriçues” kur një rreze drite kalon nëpër një zgjidhje koloidale. Grimcat e fazës së shpërndarë të sollit reflektojnë dritën me sipërfaqen e tyre, por grimcat e tretësirës së vërtetë jo. Mund të vëzhgoni një efekt të ngjashëm, por vetëm për një aerosol dhe jo për një koloid të lëngshëm, në një kinema kur një rreze drite nga një aparat filmi kalon nëpër ajrin e pluhurosur të auditorit.

6.10. Dukuritë elektrokinetike në sistemet e shpërndara: elektroforeza, elektroosmoza

Një ngarkesë elektrike mund të ndodhë në çdo sipërfaqe të ngurtë që është në kontakt me një lëng. Vlera e ngarkesës specifike është relativisht e vogël: për shembull, për argjilën në kufirin me ujin është disa dhjetëra milikulomb, kështu që sipërfaqja e një cope balte që peshon 1 kg, e barabartë me të qindtat e një metri katror, ​​do të ketë një ngarkesë elektrike e papërfillshme. Grimcat e argjilës me një masë totale prej 1 kg krijojnë një sipërfaqe miliona herë më të madhe se një copë e fortë, gjë që çon në një rritje të mprehtë të ngarkesës sipërfaqësore. Shfaqja e një ngarkese të konsiderueshme sipërfaqësore është shkaku i fenomeneve të veçanta elektrokinetike karakteristike vetëm për sistemet e shpërndara.

Dukuritë elektrokinetike janë ato që ndodhin kur një fushë elektrike vepron në sisteme të shpërndara dhe si rezultat i lëvizjes së grimcave të fazës së shpërndarë ose të mjedisit të dispersionit. Megjithë ndryshimet në fenomenet elektrokinetike, të gjitha ato shoqërohen me praninë e një shtrese elektrike të dyfishtë dhe përcaktohen nga potenciali ζ, prandaj quhet elektrokinetik.

Një fushë elektrike e jashtme shkakton fenomene të tilla elektrokinetike të sistemeve të shpërndara si elektroforeza dhe elektroosmoza.

Elektroforezaështë lëvizja e grimcave të fazës së shpërndarë në raport me mjedisin e shpërndarjes nën ndikimin e një fushe elektrike. Skema e elektroforezës është paraqitur në Fig. 6.11, ku grimca e fazës së shpërndarë tregohet në një shkallë të zmadhuar për qartësi. Kur aplikohet një fushë elektrike e jashtme, grimcat e fazës së shpërndarë fillojnë të lëvizin drejt elektrodës, shenja e ngarkesës është e kundërt me shenjën e potencialit ζ; Drejtimi i lëvizjes së grimcave në figurë tregohet me një shigjetë.

Lëvizja e grimcave gjatë elektroforezës është për shkak të tërheqjes së ngarkesave të ndryshme. Shtresa difuze nuk parandalon ndërveprimin e ngarkesave të ndryshme. Kundërjonet në këtë shtresë janë të lëvizshëm, të shpërndarë në mënyrë të pabarabartë dhe nuk janë në gjendje të kontrollojnë efektin e një fushe elektrike të jashtme në grimcat e fazës së shpërndarë. Lëvizja e grimcave ndodh përgjatë kufirit të rrëshqitjes.

Gjatë elektroforezës, simetria sferike e shtresës difuze të kundërjoneve prishet dhe ajo fillon të lëvizë në drejtim të kundërt me lëvizjen e grimcave. Rrjedha e drejtuar e kundërta e grimcave në shtresën difuze pengon lëvizjen e grimcave. Ky efekt quhet frenim elektroforetik (shigjeta e shkurtër në Fig. 6.11).

Oriz. 6.11. Skema e elektroforezës:

Gjatë elektroforezës, grimcat e fazës së shpërndarë lëvizin në drejtim të linjave të fushës elektrike. Elektroforeza përdoret për të marrë materiale të reja, për të aplikuar veshje, për të pastruar substancat nga papastërtitë dhe për të izoluar produktet. Në mjekësi, elektroforeza përdoret për administrimin e barnave. Një tampon i lagur me një zgjidhje të ilaçit vendoset në lëkurën e pacientit, dhe elektroda vendosen në krye, mbi të cilat aplikohet një potencial i ulët që është i sigurt për trupin. Gjatë kësaj procedure, grimcat e ilaçit transferohen në indet e trupit të njeriut nën ndikimin e një fushe elektrike.

Elektrozmoza quhet lëvizja e një mjedisi dispersioni nën ndikimin e një fushe elektrike të jashtme (Fig. 6.12). Lëvizja e mediumit të shpërndarjes shkaktohet nga tërheqja e ngarkesave të ndryshme. Shpesh shfaqet në kapilarët dhe në kanalet e trupave porozë. Kur potenciali ζ është negativ, kundërjonet e ngarkuara pozitivisht në shtresën difuze tërhiqen nga elektroda negative. Kundërjonet mbajnë me vete lëngun që përbën mjedisin e shpërndarjes. Si rezultat i kësaj, ndodh lëvizja e lëngut, dhe lëvizja e mediumit të shpërndarjes së lëngshme në lidhje me grimcat e fazës së shpërndarë, si në rastin e elektroforezës, ndodh përgjatë kufirit të rrëshqitjes.

Oriz. 6.12. Qarku i elektroosmozës

1 - sistem i shpërndarë; 2 - ndarje

Elektrozmoza përdoret, për shembull, për dehidratimin e drurit dhe materialeve të tjera poroze: materialeve të ndërtimit, tokës, ushqimit, lëndëve të para për industrinë ushqimore etj. Masa e lagësht vendoset midis elektrodave dhe ujit, në varësi të strukturës së DEL, zhvendoset në njërën prej tyre dhe mblidhet në një enë të veçantë.

Për të kryer elektroforezë ose elektroosmozë kërkohet një fushë elektrike e jashtme, d.m.th. lëvizja e grimcave gjatë elektroforezës ose e mediumit gjatë elektroosmozës është pasojë e ndikimit të kësaj fushe.

Duhet theksuar se dukuria e elektroforezës është karakteristike kryesisht për tretësirat koloidale (sols), d.m.th. për sistemet në të cilat madhësia e grimcave të fazës së shpërndarë nuk kalon 0,1 mikron. Elektrosmoza mund të vërehet jo vetëm në lidhje me tretësirat koloidale, të cilat janë sisteme shumë të shpërndara, por edhe në lidhje me sistemet e shpërndara mesatare dhe të trashë.

Koagulimi i tretësirave koloidale.

Koagulimi

Sistemet koloidale kanë qëndrueshmëri të ndryshme. Të gjithë ata përpiqen të zvogëlojnë energjinë e sipërfaqes së lirë duke reduktuar sipërfaqen specifike të grimcave koloidale, e cila ndodh kur ato tentojnë të bashkohen.

Sipërfaqja specifike e këtyre grimcave është shumë e madhe, kjo është arsyeja pse ato kanë një tepricë të madhe të energjisë sipërfaqësore, e cila, nga ana tjetër, çon në paqëndrueshmëri termodinamike të sistemeve koloidale.

Procesi i kombinimit të grimcave koloidale në agregate më të mëdha quhet koagulim.

Presion shpërbërës

Sipas teorisë së koagulimit B.V. Deryagin dhe L.D. Landau, gjatë lëvizjes Brownian, grimcat koloidale i afrohen lirisht njëra-tjetrës në një distancë prej rreth 10 -5 cm, por afrimi i tyre i mëtejshëm pengohet nga i ashtuquajturi presion i shkëputur që ndodh në shtresat e holla të ujit të vendosura midis dy sipërfaqeve.

Presioni i shkëputur është presioni i tepërt (krahasuar me hidrostatik) që vepron nga një shtresë e hollë lëngu në sipërfaqet kufizuese.

Në sol, ajo shkaktohet kryesisht nga zmbrapsja e ndërsjellë e kundërjoneve të shtresës difuze të grimcave që afrohen dhe, përveç kësaj, nga forcat e ndërveprimit molekular midis sipërfaqeve të këtyre grimcave dhe molekulave të ujit.

Ndryshimet në vetitë e ujit rreth grimcave koloidale

Nën ndikimin e fushave elektrostatike të krijuara nga jonet e vendosura në sipërfaqen e grimcave koloidale, molekulat e ujit ngjitur me to bëhen më të polarizuara dhe të renditura në një mënyrë më të rregullt, gjë që, në veçanti, forcon lidhjen jo vetëm midis këtyre molekulave të ujit, por edhe ndërmjet tyre dhe grimcave koloidale.

Si rezultat, shtresa e ujit ngjitur me grimcën fiton veti të veçanta ( viskozitet dhe elasticitet i rritur), i cili parandalon bashkimin e grimcave.

Tejkalimi i presionit të shkëputur

Nëse grimcat kanë energji të mjaftueshme për të kapërcyer presionin e pykës, atëherë në një distancë të barabartë me diametrin e grimcave, d.m.th. afërsisht 10 -7 - 10 -8 cm, forcat e tërheqjes ndërmolekulare fillojnë të mbizotërojnë dhe grimcat bashkohen.

Vetëm një numër shumë i vogël përplasjesh rezulton në grumbullimin e grimcave, kjo është arsyeja pse shumë sol janë të qëndrueshme. Nëse ulni ngarkesën e grimcave koloidale, atëherë grimcat e tilla do të mpiksen më lehtë dhe më fort.

Grimcat koloidale, ngarkesa e kokrrizave të të cilave është zero, mpiksen me shpejtësinë më të madhe, d.m.th. grimcat në gjendje izoelektrike.

Mungesa e ngarkesës në kokrrizë do të thotë që grimca nuk ka kundërjone në shtresën e difuzionit dhe, rrjedhimisht, guaskën e saj ujore.

Doli gjithashtu se sollat ​​polidisperse mpiksen më shpejt se solet monodisperse dhe se forma e grimcave ka rëndësi për këtë proces: grimcat në formë shufre mpiksen me shpejtësinë më të lartë.

Dinamika e procesit të koagulimit

Kur dy grimca sol (të ashtuquajturat grimcat e rendit të parë) formohet një më i madh grimcë e rendit të dytë, e cila mund të kombinohet me një grimcë tjetër të rendit të parë, duke formuar grimca e rendit të tretë, e cila përsëri bashkon një grimcë të rendit të parë dhe kthehet në grimca e rendit të katërt etj.

Llogaritjet kanë treguar se bashkimi i grimcave të rendit të parë ndodh më lehtë sesa bashkimi i grimcave të rendit më të lartë.

Shuma e të gjitha grimcave në hi gjatë koagulimit zvogëlohet vazhdimisht, dhe nëse numri i grimcave fillestare është i rendit të parë n1 zvogëlohet gjatë gjithë kohës, pastaj numri i grimcave të rendit të dytë n2 fillimisht rritet dhe më pas zvogëlohet. Pak prapa në kohë n2 rritet numri i grimcave të rendit të tretë n3, e cila, pasi ka kaluar maksimumin, fillon të bjerë. Në këtë kohë, numri i grimcave të rendit të ardhshëm rritet, etj.

Sedimentimi i grimcave

Si rezultat, kur koagulimit Formohen agregate të lirshme të madhësive të ndryshme, në të cilat grimcat janë të lidhura lirshëm me njëra-tjetrën.

Agregatët e mëdhenj fillojnë të zhyten në fund të enës nën ndikimin e gravitetit. Ndodh një proces sedimentimi.

Sedimentimi(sedimentimi) - vendosja e grimcave të fazës së shpërndarë në një lëng ose gaz nën ndikimin e një fushe gravitacionale ose forcave centrifugale.

Shkalla e sedimentimit varet nga madhësia dhe dendësia e grimcave, ngarkesa e tyre, viskoziteti i tretësirës, ​​etj.

Grimcat në një gjendje izoelektrike vendosen më shpejt, pasi ngarkesa nuk ndërhyn në koagulimin dhe sedimentimin e tyre.

Përdorimi i centrifugave për sedimentim

Për të përshpejtuar procesin e sedimentimit, ato përdoren gjerësisht centrifugat. Forca centrifugale e krijuar prej tyre bën që grimcat të vendosen më shpejt. Me një numër të mjaftueshëm rrotullimesh, mund të depozitohen edhe grimca jo të koaguluara.

Në temperaturë konstante, viskozitet tretës, ngarkesë grimcash, etj. shkalla e depozitimit të tyre varet nga ndryshimet në masën dhe madhësinë e tyre, falë të cilave mund të llogaritet pesha molekulare e këtyre grimcave.

Me ndihmë ultracentrifugues, duke zhvilluar shpejtësi prej dhjetëra mijëra rrotullimesh në minutë, u përcaktuan pesha molekulare e shumë proteinave dhe komponimeve të tjera organike.

Ndryshimi në shkallën e koagulimit

Shpesh ndodh koagulimi spontan i shumë soleve ngadalë. Mund të përshpejtohet duke rritur shpejtësinë e lëvizjes së grimcave. Kjo do t'i ndihmojë ata të kapërcejnë presionin e shkëputur.

Përshpejtimi i lëvizjes së grimcave mund të shkaktohet, për shembull, duke rritur temperaturën e tretësirës. Rritja e përqendrimit të sollit gjithashtu çon në një përshpejtim të koagulimit të tij, pasi me rritjen e përqendrimit rritet numri i përplasjeve efektive midis micelave.

Procesi i koagulimit është shumë i ndjeshëm ndaj shtimit elektroliteve.

Elektrolit- një substancë që përcjell rrymë elektrike për shkak të shpërbërjes në jone. Shembujt e elektroliteve përfshijnë tretësirat ujore të acideve, kripërave dhe bazave, etj.

Sasi të vogla elektrolitesh mund të përshpejtojnë në mënyrë dramatike shkallën e koagulimit. Rrjedhimisht, elektrolitet nga njëra anë janë të nevojshme për stabilizimin e solrave dhe nga ana tjetër shtimi i tepërt i tyre çon në koagulimin e soleve. Ndikimi i elektroliteve të ndryshëm në këtë proces është i ndryshëm.

Varësia e koagulimit nga vlera e ngarkesës së jonit të elektrolitit

Efekti koagulues i elektroliteve varet nga madhësia e ngarkesës së jonit, e cila është e kundërt me ngarkesën e grimcës koloidale.

Koagulohet me shpejtësinë më të madhe grimcat neutrale elektrike. Kjo gjendje e një grimce, e ngarkuar përpara fillimit të koagulimit, për shembull, pozitivisht, do të bëhet e mundur nëse të gjitha kundërjonet e shtresës difuze, të ngarkuara negativisht, zhvendosen në shtresën e adsorbimit.

Sa më i lartë të jetë përqendrimi i elektrolitit të shtuar, aq më shumë do të ngjeshet shtresa e difuzionit, aq më e vogël do të bëhet. ζ -Potenciali dhe koagulimi do të shkojnë më shpejt.

A- para se të fillojë koagulimi, kokrriza është e ngarkuar pozitivisht;
B- granula është bërë elektrikisht neutrale, koagulimi vazhdon me shpejtësinë maksimale.

Me një përqendrim të mjaftueshëm të elektrolitit, pothuajse të gjithë kundërjonet e tij do të përfundojnë në shtresën e adsorbimit dhe ngarkesa e grimcave do të bjerë në zero. Mungesa e një shtrese difuze do të shkaktojë një ulje të ndjeshme të presionit të pykës dhe koagulimit do të shkojë me shpejtësi maksimale.

Efekti koagulues i joneve rritet ndjeshëm me një rritje të numrit të ngarkesave të tyre në një progresion që merret përafërsisht si raporti i fuqive të gjashta të numrit të ngarkesave jonike: 1: 2 6: 3 6, etj.

Në realitet, për shkak të ndikimit të një sërë faktorësh, ky raport rezulton të jetë më i vogël.

Nga të dhënat në tabelat e mëposhtme rezulton se aftësia koaguluese e joneve me ngarkesë të dyfishtë është dhjetëra herë, dhe ajo e joneve të ngarkuar trefish është qindra herë më e lartë se ajo e joneve të ngarkuar vetëm.

Si 2 S 3
Elektrolit	Jon koagulues	Përqendrimi i pragut koagulimit mmol/l	Aftësia koaguluese krahasuar me Na+

Ndikimi i elektroliteve të ndryshëm në koagulimin e soleve Fe(OH) 3
Elektrolit	Jon koagulues	Përqendrimi i pragut koagulimit mmol/l	Aftësia koaguluese krahasuar me Na+

Aftësitë koaguluese të joneve të njëjta në raport me një sol tjetër do të kenë vlera të ndryshme. Por ndryshimi në këto vlera nuk do të jetë shumë i madh. Prandaj, është e mundur që të organizohen jone po aq të ngarkuar në seri liotropike, duke treguar rendin në të cilin aftësia e tyre koaguluese zvogëlohet për të gjitha solet me ngarkesë të kundërt.

Jonet pozitive:

Cs + > Rb + > K + > Na + > Li +

Ba 2+ > Sr 2+ > Ca 2+ > Mg 2+

Jonet negative:

Cl - > Br - > JO 3 - > I - > CNS -

Mekanizmi i veprimit koagulues të elektroliteve

Në mekanizmin e veprimit koagulues të elektroliteve mund të dallohen tre faktorë.

1. Ngjeshja e shtresës së difuzionit.

Sa më e madhe ngarkesa e joneve të mpiksjes, aq më shumë ato e shtypin shtresën difuze të kundërjoneve.

2. Adsorbimi i joneve në një grimcë koloidale.

Adsorbimi selektiv i atyre joneve të elektrolitit të shtuar që kanë një ngarkesë të kundërt me granulën ndodh në grimcën koloidale.

Sa më e lartë të jetë ngarkesa e joneve, aq më intensivisht ato absorbohen. Akumulimi i joneve të ngarkuara përballë grimcës që ndodh në shtresën e absorbuar shoqërohet nga një zvogëlimi i potencialit ζ dhe për këtë arsye shtresë difuze. Dhe kjo, nga ana tjetër, rrit shkallën e koagulimit.

3. Procesi i adsorbimit të shkëmbimit të joneve.

Krahas ngjeshjes se shtreses difuze dhe adsorbimit te joneve, gjate koagulimit te soleve me elektrolite, ndodh edhe procesi i adsorbimit te shkembimit te joneve, ne te cilin. kundërjonet e shtresës së adsorbimit shkëmbehen me jone të ngarkuar në mënyrë të ngjashme të elektrolitit të shtuar.

Nëse ngarkesa e këtij të fundit është më e lartë se ai i kundërjoneve, atëherë një zëvendësim i tillë çon në një të rëndësishme zvogëlimi i potencialit ζ.

Kështu, të tre proceset që zvogëlojnë ngarkesën e granulës dhe ndikojnë në koagulim janë më efektive, aq më e lartë është ngarkesa e jonit koagulues.

Kjo shpjegon pjesërisht ndryshimin në efektin koagulues të joneve me vlera të ndryshme ngarkese.

Arsyeja kryesore e koagulimit të grimcave është ulje e presionit të shkëputjes në një nivel të tillë që pushon së penguari bashkimin e grimcave.

Ndryshimi i polaritetit të grimcave koloidale

Me një rritje të ndjeshme të përqendrimit të joneve të shtuara të ngarkuara shumëfish, ato mund të absorbohen në grimcat koloidale në sasi kaq të mëdha sa që kokrrizat mund të bëhen jo vetëm elektrikisht neutrale, por edhe në përgjithësi, ndryshoni polaritetin tuaj.

Në këtë rast, granulat fitojnë shenjën e ngarkesës së joneve të tepërta të përthithura të elektrolitit të shtuar dhe përsëri bëhen të qëndrueshme grimcat koloidale.

Kështu, për shembull, kur shtoni një sasi të vogël të klorurit ferrik në një sol platini FeCl3 vihet re një ulje e ngarkesës negative të grimcave koloidale të platinit dhe koagulimi i tyre.

Një rritje në sasinë e këtij elektroliti çon në një ndryshim në polaritetin e grimcave të platinit, të cilat fitojnë një ngarkesë pozitive.

Sasi edhe më të mëdha FeCl3 sërish do të ketë efekt koagulues.

Ky alternim i gjendjeve të neutralitetit elektrik dhe ngarkesës së grimcave quhet alternim i zonave të koagulimit ose fenomeni i rreshtave të parregullta. Nuk vërehet me të gjitha solet dhe jo me të gjithë elektrolitet.

Kinetika e koagulimit. Koagulimi latente dhe i dukshëm.

Nëse një elektrolit shtohet ngadalë në një tretësirë ​​koloidale, atëherë pjesët e para të tij nuk ndikojnë në sol.

Me rritjen e përqendrimit të elektrolitit, fillon formimi i grimcave të rendit më të ulët (II, III, etj.), të cilat ndodhin pa u vënë re me sy të lirë dhe për këtë arsye quhet koagulimi i fshehur.

Një rritje e mëtejshme e përqendrimit të elektrolitit çon në zhvillimin progresiv të procesit të koagulimit, një rritje të shpejtësisë së tij dhe shoqërohet me shfaqjen e grimcave të rendit më të lartë.

Sol pëson ndryshime të dukshme: bëhet me re ose ngjyra e tij ndryshon. Në këtë rast, vlera ζ -potenciali i grimcave zvogëlohet.

Kjo fazë e procesit quhet koagulim i dukshëm. Kalimi i koagulimit latent në koagulim të hapur quhet pragu i koagulimit: i përgjigjet përqendrimit të pragut të elektrolitit, d.m.th. përqendrimi minimal i elektrolitit që shkakton koagulim të dukshëm. (Kjo vlerë matet në milimole për litër sol.)

Në atë kohë ζ - potenciali mbetet ende, por zakonisht nuk i kalon 30 mV dhe quhet Z-potenciali kritik.

Megjithatë, ndryshimi në vlerë ζ -potenciali nuk korrespondon gjithmonë me procesin e koagulimit të grimcave. Koagulimi shpesh fillon me vlera të larta ζ -potencial, dhe ndonjëherë me një ulje të këtij potenciali, disa sols madje rrisin qëndrueshmërinë e tyre.

Kjo e vërteton atë ζ -potenciali është një faktor i rëndësishëm, por jo i vetmi përcaktues në qëndrueshmërinë e grimcave koloidale.

Koagulimi i dukshëm, nga ana tjetër, ndahet në dy periudha:

1. Periudha e koagulimit të ngadaltë. Gjatë kësaj periudhe, çdo rritje e përqendrimit të elektrolitit përshpejton koagulimin.

2. Periudha e koagulimit të shpejtë. Gjatë koagulimit të shpejtë, një rritje e mëtejshme e përqendrimit të elektrolitit nuk ndikon më në shpejtësinë e tij, d.m.th. koagulimi vazhdon me shpejtësi maksimale.

Me koagulim të ngadaltë, jo të gjitha përplasjet e grimcave koloidale në hi janë efektive, d.m.th. jo të gjitha përfundojnë në bashkimin e grimcave dhe me koagulim të shpejtë të gjitha përplasjet çojnë në bashkimin e tyre.

Përqendrimi më i ulët i elektrolitit që shkakton koagulim të shpejtë quhet përqendrimi i koagulimit ose pragu i shpejtë i koagulimit.

Gjatë koagulimit, së bashku me zvogëlimin e numrit të grimcave dhe zmadhimin e tyre, ndryshojnë një sërë veçorish të tretësirave: shkalla e difuzionit dhe filtrimit të grimcave zvogëlohet, shkalla e sedimentimit rritet, intensiteti i dritës së shpërndarë ndryshon dhe në në të njëjtën kohë ngjyra e tretësirave etj.

Koagulimi me përzierje elektrolite

Ekzistojnë tre raste të mundshme të veprimit të kombinuar të një përzierjeje të dy ose më shumë elektroliteve në një tretësirë ​​koloidale:

1. Aditiviteti - përmbledhja e efektit koagulues të elektroliteve,

2. Antagonizmi - një elektrolit dobëson efektin e tjetrit,

3. Sinergjia – një elektrolit rrit efektin e tjetrit.

Nëse e konsiderojmë çdo elektrolit veçmas nga të tjerët, atëherë ka një përqendrim që do të shkaktojë koagulim të shpejtë të sol. Le ta marrim këtë sasi të elektrolitit, që shkakton koagulim të shpejtë, të jetë 100% dhe tani të shqyrtojmë punën e përbashkët të dy elektroliteve të ndryshëm.

Aditiviteti

Në rastin e aditivitetit, një përpjekje për të arritur koagulimin e sollit me një nga elektrolitet në një përqendrim më të vogël se 100% do të kërkojë shtimin e një sasie të përshtatshme të të dytit.

Për shembull, nëse dikush merr 70% të përqendrimit të koagulimit, atëherë i dyti do të duhet të shtojë 30% ( ne total 100%).

Antagonizmi

Me antagonizëm, në veprimin e elektroliteve, rezulton se 70% e përqendrimit të njërit prej tyre nuk kërkon më 30% të përqendrimit të koagulimit të tjetrit, por më shumë, për shembull, 55%.

Kështu, shuma e përqendrimeve të tyre do të bëhet me shume se 100%.

Sinergji

Me sinergizëm, për të marrë koagulim të shpejtë të sollit në 70% të përqendrimit të koagulimit të një elektroliti, mjafton të shtoni, për shembull, 15% të përqendrimit të koagulimit të elektrolitit të dytë.

Shuma që rezulton e përqendrimeve do të jetë më pak se 100%.

Gjatë koagulimit të soleve me përzierje elektrolitesh, zakonisht vërehet sinergjia ose antagonizmi. Aditiviteti është një fenomen i rrallë.

Fenomeni sinergji mund të jetë për shkak të formimit të joneve komplekse të shumëngarkuara nga elektrolitet e shtuara, të cilët kanë një efekt të fortë koagulues.

Antagonizmi shpjegohet, në veçanti, me formimin e këtyre elektroliteve ose komponimeve komplekse - peptizues, ose grimcave të dobëta të disociuara që nuk ndikojnë në tretësirën koloidale.

Peptizimi- ndarja e agregateve të formuara gjatë koagulimit të sistemeve të shpërndara në grimca parësore nën ndikimin e një mediumi të lëngshëm (për shembull, uji) ose substancave të veçanta - peptizuesit.

Në rastin e formimit të peptizuesve, jonet e elektrolitit të pareaguar veprojnë në drejtim të koagulimit të sollit, dhe peptizuesi i formuar nga jonet e reaguara përsëri i transferon grimcat e koaguluara në sol.

Ndonjëherë peptizuesit formohen si rezultat i ndërveprimit të grimcave koloidale me elektrolitin e shtuar. Kështu, kur HCl shtohet në një sol Fe(OH)2, ai mpikset, por kur HCl shtohet ngadalë, nuk ka koagulim.

Siç u zbulua, me shtimin e ngadaltë të acidit klorhidrik, peptizuesi ka kohë të formohet:

Fe(OH)2 + HCl → FeOCl + 2H2O

FeOCl → FeO + + Cl -

Ky fenomen quhet sol addictive.

Koagulimi i ndërsjellë

Nëse shtoni një sol me grimca të ngarkuara pozitivisht në një sol me grimca të ngarkuara negativisht, atëherë koagulimi i ndërsjellë.

Në shumë impiante të trajtimit të ujit, kripërat e ngarkuara pozitivisht të hidroksidit të aluminit ose hekurit i shtohen ujit që përmban përzierje organike të ngarkuara negativisht.

Pas koagulimit të ndërsjellë, thekonet që rezultojnë mund të filtrohen lehtësisht duke përdorur filtra rëre.

Rëndësia biologjike e koagulimit

Proceset koagulimit Dhe peptizimi kanë një rëndësi të madhe për jetën e organizmave, pasi edhe koloidet e qelizave dhe lëngjet biologjike i nënshtrohen koagulimit dhe vazhdimisht ekspozohen ndaj elektroliteve.

Për të ruajtur qëndrueshmërinë e kushteve fizike dhe kimike në trup, është e nevojshme të ruhet qëndrueshmëria jo vetëm e përqendrimit të elektroliteve, por edhe e përbërjes së tyre cilësore.

Në të vërtetë, nëse përgatitni një zgjidhje izotonike jo nga NaCl, dhe nga një përqendrim i barabartë i joneve të ngarkuar shumëfish, për shembull, MgSO4, atëherë jonet e ngarkuar dyfish do të kenë një efekt koagulues dukshëm më të fortë mbi koloidet sesa NaCl.

Dukuritë e antagonizmit dhe sinergjisë së elektroliteve pasqyrohen edhe në objektet biologjike. Dihet se rritja e rrënjëve të grurit shtypet nga tretësira 0,12 M NaCl Dhe CaCl2, por në një raport të caktuar të këtyre tretësirave eliminohet efekti negativ i përzierjes së elektroliteve.

Koagulimi- procesi i ngjitjes së grimcave koloidale me formimin e agregateve më të mëdhenj për shkak të humbjes së stabilitetit agregativ nga tretësira koloidale.

Pragu i koagulimit- sasia minimale e elektrolitit që duhet shtuar në tretësirën koloidale për të shkaktuar koagulim të dukshëm (të dukshëm për syrin - turbullim i tretësirës ose një ndryshim në ngjyrën e tij);

spk = sel·Vel / Vcr+Vel

Ku Me el- përqendrimi fillestar i tretësirës së elektrolitit; V el- vëllimi i tretësirës së elektrolitit të shtuar në tretësirën koloidale; V kr- vëllimi i tretësirës koloidale.

Koaguluese aftësia - vlera reciproke e pragut të koagulimit, i bindet rregullit Schulze-Hardy.

Mbrojtja koloidale, roli i saj në jetë. Peptizimi, roli biologjik

Mbrojtje koloidale- rritja e stabilitetit agregativ të soleve liofobike kur u shtohen IUD.

Mekanizmi është që rreth micelave të tretësirës koloidale, predha adsorbimi formohen nga makromolekulat fleksibël BMC, të cilat janë amfifilike dhe seksionet e tyre hidrofobike përballen me grimcat e fazës së shpërndarë, dhe fragmentet hidrofile përballen me ujin.

Në këtë rast, sistemi liofilizohet, micelat fitojnë një faktor shtesë të stabilitetit agregativ për shkak të predhave të tyre të hidratimit nga makromolekulat BMC.

• · tretshmëri e mirë e BMC në mjedisin e shpërndarë të një solucioni koloidal dhe absorbueshmëri e molekulave në grimcat koloidale;
• · koncentrim mjaft i lartë.

Kështu, proteinat e gjakut parandalojnë precipitimin dhe lëshimin e kolesterolit dhe kripërave të kalciumit të dobët të tretshëm në muret e enëve të gjakut, si dhe parandalojnë formimin e gurëve në kanalet urinare dhe biliare.

Peptizimi- procesi, koagulimi i kundërt, d.m.th. shndërrimi i precipitatit të formuar si rezultat i koagulimit në një zgjidhje të qëndrueshme koloidale.

Kjo bëhet në dy mënyra:

• 1. larja e koagulimit me një tretës të pastër (DS);
• 2. duke shtuar një elektrolit-peptizues të veçantë.

Kushtet për peptizim efektiv:

• · vetëm sedimentet e sapopërfituara janë të afta për peptizim;
• · është e nevojshme të shtohen sasi të vogla elektrolit-peptizuesi;
• · Peptizimi nxitet duke përzier dhe ngrohur.

Ky proces qëndron në themel të resorbimit të pllakave aterosklerotike në muret e enëve të gjakut, gurëve në veshka dhe mëlçi ose trombeve të enëve të gjakut.