10.6.3. Устойчивость коллоидных систем

Для коллоидных растворов характерно движение частиц дисперсной фазы, вызываемое беспорядочными ударами со стороны молекул среды, находящихся в тепловом движении (броуновское движение). Это придает системе кинетическую устойчивость, которая состоит в том, что концентрация коллоидных растворов одинакова по всему объему системы и при правильном хранении не изменяется во времени.

В процессе хранения золи переходят в гели, при этом мицеллы не разрушаются, а просто связываются друг с другом, образуя свободные ячейки, внутри которых сохраняется вода. Гель можно высушить и получить твердый коллоид.


Переход золь гель твердый коллоид практически всегда обратим.

Устойчивость золя можно нарушить, устранив одноименный заряд коллоидных частиц и защитную гидратную оболочку. На границе раздела коллоидная частица – среда устанавливаются два равновесия:

  • противоионы в коллоидной частице противоионы в среде (1);

  • вода в коллоидной частице вода в среде (2).

    Если сместить равновесие (1) влево (←), то возрастет число противоионов в коллоидной частице и уменьшится её заряд. Уменьшение заряда частицы приведет к уменьшению числа молекул воды в гидратной оболочке, то есть к смещению равновесия (2) вправо (→). Устойчивость системы нарушится. Можно сместить равновесие так, что частица станет незаряженной, частицы перестанут отталкиваться и слипнутся, укрупнятся. Такой процесс называется коагуляцией. Коагуляция приводит к потере кинетической устойчивости, которая выражается в образовании осадка – седиментации.

    Рассмотрим схему нарушения устойчивости коллоидного раствора на примере золя Fe(OH)3.

    Строение мицеллы:

    {[m Fe(OH)3· n Fe3+·3(n – x) Cl-·y H2O]3x+ + 3x Cl- · z H2O}.

    На границе раздела фаз существует два равновесия:

    3 (n – x) Cl- 3x Cl-             (1)

    y H2O z H2O                      (2)

    Коагуляция связана со смещением равновесий (1) влево (←) и (2) вправо (→). Состав при этом изменится: частицы теряют заряд и защитную гидратную оболочку:

    {[m Fe(OH)3· n Fe3+·3 Cl-]0},

    нейтральные частицы коагулируют и образуют осадок.