Коагуляция что это в химии

Коагуляция (дисперсная система)

Коагуляция ведёт к выпадению из коллоидного раствора осадка в виде хлопьев (или «флокул») или к застудневанию. Коагуляция может быть как самопроизвольной (старение) с расслаиванием коллоидного раствора на твёрдую фазу и дисперсную среду и достижением состояния минимальной энергии, так и искусственно вызванной с помощью специальных реактивов (коагулянтов или флокулянтов).

Коагуляция — это процесс уменьшения степени дисперсности и числа частиц дисперсной системы путём слипания первичных частиц. В результате коагуляции обычно происходит выпадение (седиментация) дисперсной фазы или хотя бы изменение свойств первичной дисперсной системы.

Коагуляционные структуры образуются при потере дисперсной системой агрегативной устойчивости, при достаточном содержании дисперсной фазы обеспечивается армирование всего объема дисперсной системы. Соответствующее содержание коллоидно-дисперсной фазы, способное «отверждать» жидкую дисперсную среду, может быть очень малым (особенно в случае резко анизометрических частиц), например всего лишь несколько процентов по массе для бентонитовых глин, и еще значительно меньше для нитевидных частиц.

Характерным свойством коагуляционных структур наряду с относительно невысокой прочностью является их обратимость по отношению к механическим воздействиям — способность к самопроизвольному восстановлению после механических разрушений (в подвижной дисперсной среде); это свойство называют тиксотропией. Коагуляционные дисперсные структуры образуются пигментами и наполнителями лаков, красок, полимеров. Характерный пример тиксотропных структур — это пространственные сетки, возникающие в дисперсиях глин при их коагуляции под действием электролитов.

Теория коагуляции (М. Смолуховский) развита на основе следующих представлений: частицы дисперсной фазы совершают независимое друг от друга броуновское движение до тех пор, пока при сближении двух частиц расстояние между их центрами не делается равным так называемому радиусу сферы влияния d. Эта величина приблизительно равна сумме радиусов частиц, что соответствует их непосредственному контакту. На этом расстоянии появляются (сразу, скачком!) силы взаимодействия между частицами, в результате чего создается возможность их агрегирования. В результате коагуляции происходит взаимодействие только двух частиц, так как вероятность столкновения большего числа частиц очень мала. Таким образом, сталкиваются одиночные частицы, образуя двойные, одиночные с двойными, двойные друг с другом, тройные с одиночными и т. д. Такое представление процесса коагуляции позволяет формально свести его к теории бимолекулярных химических реакций.

Источник

КОАГУЛЯ́ЦИЯ

Том 14. Москва, 2009, стр. 357

Скопировать библиографическую ссылку:

КОАГУЛЯ́ЦИЯ (от лат. coagulatio – сгу­ще­ние, свёр­ты­ва­ние), сли­па­ние час­тиц дис­перс­ной фа­зы с об­ра­зо­ва­ни­ем бо­лее круп­ных аг­ре­га­тов, в ре­зуль­та­те ко­то­ро­го дис­перс­ная сис­те­ма са­мо­про­из­воль­но пе­ре­хо­дит в со­стоя­ние с бо­лее низ­кой сво­бод­ной энер­ги­ей. Сли­па­ние час­тиц про­ис­хо­дит под дей­ст­ви­ем сил мо­ле­ку­ляр­но­го при­тя­же­ния при их со­уда­ре­нии в про­цес­се бро­унов­ско­го дви­же­ния или при на­прав­лен­ном пе­ре­ме­ще­нии в си­ло­вом по­ле. Взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду пер­вич­ны­ми час­ти­ца­ми в коа­гу­ля­те мо­жет осу­ще­ст­в­лять­ся не­по­сред­ст­вен­но или че­рез тон­кую про­слой­ку дис­пер­си­он­ной сре­ды. В за­ви­си­мо­сти от со­от­но­ше­ния плот­но­стей дис­перс­ной фа­зы и дис­пер­си­он­ной сре­ды К. мо­жет при­вес­ти к се­ди­мен­та­ции и вы­па­де­нию осад­ка или к всплы­ва­нию круп­ных аг­ре­га­тов – об­ра­зо­ва­нию хлопь­ев, сли­вок на по­верх­но­сти раз­де­ла дис­пер­си­он­ная сре­да – воз­дух. Вид К., при ко­то­рой час­ти­цы дис­перс­ной фа­зы об­ра­зуют рых­лые хлопь­е­вид­ные аг­ре­га­ты – фло­ку­лы, на­зы­ва­ют фло­ку­ля­ци­ей (от лат. flocculi – хло­пья). В ря­де слу­ча­ев в ре­зуль­та­те К. мо­жет воз­ник­нуть про­стран­ст­вен­ная струк­ту­ра во всём объ­ё­ме дис­пер­си­он­ной сре­ды без рас­слое­ния сис­те­мы (см. в ст. Струк­ту­ро­об­ра­зо­ва­ние ). При ма­лой проч­но­сти коа­гу­ля­тов воз­можен их рас­пад до пер­вич­ных час­тиц, на­зы­вае­мый пеп­ти­за­ци­ей.

Источник

Х и м и я

Коллоидная химия

Коагуляция коллоидных растворов.

Коагуляция

Коллоидные системы обладают различной устойчивостью. Все они стремятся к уменьшению свободной поверхностной энергии за счёт сокращения удельной поверхности коллоидных частиц, что происходит при их стремлении к объединению.

Удельная поверхность этих частиц очень велика, поэтому они и обладают большим избытком поверхностной энергии, что, в свою очередь, ведёт к термодинамической неустойчивости коллоидных систем.

Процесс объединения коллоидных частиц в более крупные агрегаты называется коагуляцией.

Расклинивающее давление

Расклинивающим давлением называют избыточное (по сравнению с гидростатическим) давление, действующее со стороны тонкого слоя жидкости на ограничивающие поверхности.

В золях оно обусловлено в основном взаимным отталкиванием противоионов диффузного слоя сблизившихся частиц и, кроме того, силами молекулярного взаимодействия между поверхностями этих частиц и молекулами воды.

Изменение свойств воды вокруг коллоидных частиц

Под влиянием электростатических полей, создаваемых ионами, расположенными на поверхности коллоидных частиц, прилегающие к ним молекулы воды сильнее поляризуются и располагаются более упорядоченно, что, в частности, усиливает связь не только между этими молекулами воды, но и между ними и коллоидными частицами.

В результате прилегающий к частице слой воды, приобретает особые свойства (повышенную вязкость и упругость), что препятствует объединению частиц.

Преодоление расклинивающего давления

Только очень малое число столкновений приводит к объединению частиц, поэтому многие золи устойчивы. Если же понизить величину заряда коллоидных частиц, то такие частицы будут легче и сильнее коагулировать.

С наибольшей скоростью коагулируют коллоидные частицы, у которых заряд гранул равен нулю, т.е. частицы, находящиеся в изоэлектрическом состоянии.

Отсутствие заряда у гранулы означает, что у частицы нет противоионов в диффузионном слое и, следовательно, их водной оболочки.

Оказалось также, что полидисперсные золи коагулируют быстрее монодисперсных и что форма частиц имеет значение для этого процесса: с наибольшей скоростью коагулируют палочкообразные частицы.

Динамика процесса коагуляции

При коагуляции двух частиц золя (так называемых частиц первого порядка) образуется более крупная частица второго порядка, которая может объединяться с ещё одной частицей первого порядка, образуя частицу третьего порядка, которая вновь присоединяет частицу первого порядка и превращается в частицу четвёртого порядка и т.д.

Расчёты показали, что присоединение частиц первых порядков происходит легче, чем объединение частиц более высоких порядков.

Сумма всех частиц в золе при коагуляции непрерывно уменьшается, причём если число исходных частиц первого порядка n1 всё время убывает, то число частиц второго порядка n2 вначале увеличивается, а затем уменьшается. Чуть отставая по времени от n2 растёт количество частиц третьего порядка n3, которое, пройдя свой максимум, начинает падать. В это время возрастает количество частиц следующего порядка и т.д.

Седиментация частиц

В результате при коагуляции образуются рыхлые агрегаты различной величины, в которой частицы непрочно связаны между собой.

Крупные агрегаты под действием силы тяжести начинают опускаться на дно сосуда. Происходит процесс седиментации.

Седимента́ция (осаждение) — оседание частиц дисперсной фазы в жидкости или газе под действием гравитационного поля или центробежных сил.

Скорость седиментации зависит от размеров и плотности частиц, от их заряда, вязкости раствора и т.п.

Частицы, находящиеся в изоэлектрическом состоянии, оседают быстрее, так как заряд не препятствует их коагуляции и седиментации.

Использование центрифуг для осаждения

Для ускорения процесса седиментации широко используют центрифуги. Возникающая при помощи них центробежная сила заставляет частицы оседать быстрее. При достаточном числе оборотов удаётся осаждать даже некоагулированные частицы.

При постоянных температуре, вязкости растворителя, величине заряда частиц и т.п. скорость их осаждения зависит от различий в их массе и размерах, благодаря чему можно расчитывать молекулярный вес этих частиц.

При помощи ультрацентрифуг, развивающих скорость в десятки тысяч оборотов в минуту, были определены молекулярные веса многих белков и других органических соединений.

Изменение скорости коагуляции

Самопроизвольная коагуляция многих золей часто протекает медленно. Её можно ускорить, повышая скорость движения частиц. Это поможет им преодолеть расклинивающее давление.

Ускорение движения частиц можно вызвать, например, повышением температуры раствора. Повышение концентрации золя также приводит к ускорению его коагуляции, поскольку с увеличением концентрации растёт число эффективных столкновений между мицеллами.

Процесс коагуляции очень чувствителен к добавлению электролитов.

Электроли́т — вещество, которое проводит электрический ток вследствие диссоциации на ионы. Примерами электролитов могут служить водные растворы кислот, солей и оснований и пр.

Небольшие количества электролитов могут резко ускорить скорость коагуляции. Следовательно, с одной стороны, электролиты необходимы для стабилизации золей, а с другой – их избыточное добавление ведёт к коагуляции золей. Влияние различных электролитов на этот процесс неодинаково.

Зависимость коагуляции от величины заряда иона электролита

Коагулирующее действие электролитов зависит от величины заряда иона, который противоположен заряду коллоидной частицы.

С наибольшей скоростью коагулируют электронейтральные частицы. Такое состояние частицы, заряженной до начала коагуляции, например положительно, станет возможным в том случае, если все противоионы диффузного слоя, заряженные отрицательно, будут перемещены в адсорбционный слой.

Чем выше окажется концентрация добавленного электролита, тем сильнее будет сжат диффузионный слой, тем меньше станет ζ-потенциал и быстрее пойдёт коагуляция.

При достаточной концентрации электролита практически все её противоионы окажутся в адсорбционном слое, заряд частицы снизится до нуля. Отсутствие диффузного слоя обусловит значительное понижение давления расклинивания и коагуляция пойдёт с максимальной скоростью.

Коагулирующее действие ионов резко возрастает с увеличением числа их зарядов в прогрессии, которую грубо принимают за соотношение шестых степеней числа зарядов ионов: 1 : 2 6 : 3 6 и т.д.

В действительности из-за влияния ряда факторов это соотношение оказывается меньшим.

Влияние различных электролитов на коагуляцию золей As₂S₃

Источник

Коагуляция

Полезное

Смотреть что такое «Коагуляция» в других словарях:

КОАГУЛЯЦИЯ — Свертывание молока, белка и пр. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. КОАГУЛЯЦИЯ свертывание белков молока и проч. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907 … Словарь иностранных слов русского языка

Коагуляция — – слипание частиц дисперсной фазы и увеличение их размеров. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург 2002] Коагуляция – разделение коллоидного раствора на две фазы – растворитель и студнеобразную массу, или … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Коагуляция — (coagulare свертывать) переход высокомолекулярного вещества из коллоид, растворенного состояния (золя) в состояние геля. Наименьшее количество электролита, вызывающее К. растворенного вещества, может служить мерой его дисперсности. Эта величина… … Геологическая энциклопедия

КОАГУЛЯЦИЯ — (от латинского coagulatio свертывание, сгущение), слипание твердых частиц в дисперсных системах при их соприкосновении. Слияние капель жидкости или газовых пузырьков называется коалесценцией. Коагуляция и коалесценция используются при очистке… … Современная энциклопедия

КОАГУЛЯЦИЯ — (от лат. coagulatio свертывание сгущение), сцепление частиц дисперсной фазы при их столкновениях в процессе броуновского движения, перемешивании или направленном перемещении в силовом (напр., электрическом) поле, введение коагулянтов. Коагуляция… … Большой Энциклопедический словарь

КОАГУЛЯЦИЯ — процесс слипания частиц при каком либо внешнем воздействии ( изменении температуры, воздействия электрического поля, введении химических веществ и т. д.), часто приводящий к выпадению осадков. Широко используется в очистке сточных вод.… … Экологический словарь

Коагуляция — (гематология) Коагуляция (дисперсная система) … Википедия

коагуляция — флокуляция, разделение Словарь русских синонимов. коагуляция сущ., кол во синонимов: 11 • автокоагуляция (1) • … Словарь синонимов

коагуляция — и, ж. coagulation f. < лат. coagulatio свертывание, сгущение, затвердение. 1. хим. Сгущение жидкостей вместе со взвещенными в них твердыми частицами, ведущее к застудневанию или выпадению осадка (коагулята) из коллоидного раствора. 2. мед.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

КОАГУЛЯЦИЯ — (от лат. coagulatio створаживание), характерный для коллоидных растворов (золей) процесс, заключающийся либо в выпадении дисперсной фазы (см. Дисперсные системы) в осадок либо в застывании всего коллоидного раствора в студень гель. В обоих… … Большая медицинская энциклопедия

коагуляция — – объединение, укрупнение за счет слипания частиц дисперсной фазы. Общая химия : учебник / А. В. Жолнин [1] Коагуляция – объединение частиц дисперсной фазы коллоидной системы в более крупные агрегаты. Словарь по аналитической химии [3] … Химические термины

Источник

Коагуляция (дисперсная система)

Из Википедии — свободной энциклопедии

Коагуляция ведёт к выпадению из коллоидного раствора осадка или к застудневанию. Коагуляция может быть как самопроизвольной (старение) с расслаиванием коллоидного раствора на твёрдую фазу и дисперсную среду и достижением состояния минимальной энергии, так и искусственно вызванной с помощью специальных реактивов (коагулянтов или флокулянтов).

Коагуляция — это процесс уменьшения степени дисперсности и числа частиц дисперсной системы путём слипания первичных частиц. В результате коагуляции обычно происходит выпадение (седиментация) дисперсной фазы или хотя бы изменение свойств первичной дисперсной системы.

Коагуляционные структуры образуются при потере дисперсной системой агрегативной устойчивости, при достаточном содержании дисперсной фазы обеспечивается армирование всего объема дисперсной системы. Соответствующее содержание коллоидно-дисперсной фазы, способное «отверждать» жидкую дисперсную среду, может быть очень малым (особенно в случае резко анизометрических частиц), например всего лишь несколько процентов по массе для бентонитовых глин, и еще значительно меньше для нитевидных частиц.

Характерным свойством коагуляционных структур наряду с относительно невысокой прочностью является их обратимость по отношению к механическим воздействиям — способность к самопроизвольному восстановлению после механических разрушений (в подвижной дисперсной среде); это свойство называют тиксотропией. Коагуляционные дисперсные структуры образуются пигментами и наполнителями лаков, красок, полимеров. Характерный пример тиксотропных структур — это пространственные сетки, возникающие в дисперсиях глин при их коагуляции под действием электролитов.

Теория коагуляции (М. Смолуховский) развита на основе следующих представлений: частицы дисперсной фазы совершают независимое друг от друга броуновское движение до тех пор, пока при сближении двух частиц расстояние между их центрами не делается равным так называемому радиусу сферы влияния d. Эта величина приблизительно равна сумме радиусов частиц, что соответствует их непосредственному контакту. На этом расстоянии появляются (сразу, скачком!) силы взаимодействия между частицами, в результате чего создается возможность их агрегирования. В результате коагуляции происходит взаимодействие только двух частиц, так как вероятность столкновения большего числа частиц очень мала. Таким образом, сталкиваются одиночные частицы, образуя двойные, одиночные с двойными, двойные друг с другом, тройные с одиночными и т. д. Такое представление процесса коагуляции позволяет формально свести его к теории бимолекулярных химических реакций.

Источник