Дəріс. Электролиттік коагуляцияның теориялары. ДЛФО теориясы

Коагуляцияның механизмі туралы мəселе – коллоидтық химияның негізгі мəселелерінің бірі. Ол мицеллалық теориямен бірге басталып осы уақытқа дейін дамуда. Сонда да болса бұл мəселе толық шешілмеген нəрсе. Коагуляцияның жалпы теориясын жасауда Кройт пен Дерягиннің жұмыстарының маңызы зор.

Коагуляция механизмін түсіндіретін теориялық көзқарастың үш бағытын айтқан жөн: химиялық, адсорбциялық, электростатикалық.

1. 1907 ж. Дюкло коагуляцияның химиялық теориясын жасады. Ол коагулятор ион мен стабилизатор – электролиттің арасында химиялық əрекеттесу болады деп есептеді. Соның нəтижесінде аз диссоцияцияланатын зат түзіліп, ол коллоидты жүйені тұрақты етіп ұстап тұра алмай, тұнбаға түсетіндігімен түсіндірді. Бұл теорияны коагулятта ион-коагулятордың болуымен дəлелдеуге болады.

2. 1908 ж. Зольдердің адсорбциялық мицеллалық теориясын қалаушылардың бірі Фрейндлих коагуляцияның адсорбциялық теориясын ұсынды. Ол коллоидтық бөлшектердің коагулят-иондарды жұтуы химиялық əрекеттесудің нəтижесінде емес, олардың адсорбциясының нəтижесінде болады деп есептеді.

Коагуляция мен электролиттің концентрацияларының арасындағы байланысты, Фреиндлих адсорбция изотермасы сияқты эмпиралық теңдеумен көрсетті.

a = k ⋅ c ^{1/ n};мұндағы а-коагулятпен байланысқан иондар саны,с–электролиттің тепе-теңдік концентрациясы, м л мен n константалар. Химиялық теория түсіндіре алмаған Шульце-гарди ережесін Фрейндлих адсорбциялық теория арқылы түсіндірді. Алайда сандық жағынан бұл теория өте дəл келмейді. Тағы да бұл теорияның мынадай кемшіліктері болады.

Біріншіден коагуляция адсорбцияланған электролит пен бейтарапталған потенциаланықтағыш иондардың эквивалентті емес екені белгілі. Мысалы, адсорбция үшін сол эквивалентті мөлшерден де артық электролит керек.

Екіншіден бұл теория бойынша əртүрлі иондардың изотермасы бірдей, ендеше олардың коагуляциятабалдырығы бірдей болуы керек. Ал бізге бірдей валентті иондардың коагуляция үшін лиотоптық қатардың болатыны белгілі.

Үшіншіден 1928 ж. Мюллер сол кезде жаңа шыққан күшті электролиттердің Дебай мен Гюккель жасаған электростатистика теорисын пайдалана отырып, коагуляцияның электростатистикалық теориясын жасады. Ол тұрақтылық потенциалы деп ξ-потенциалын қарастырды. Бұнда ξ-потенциалдың кемуі жəне зольдердің тұрақтылығының кемуі бөлшектердің потенциал анықтағыш иондарыының бейтараптануының нəтижесінде кемуімен емес, диффузиялық қабаттың қысылуымен түсіндіріледі. Дебай мен Гюккель теориясындағы күрделі математикалық аппаратты қолдана отырып ол ξ-потенциалдың кемуі электролиттің концентрациясы арасындағы байланысты көрсетті, онымен қатар Шульце-Гарди ережесін де түсіндіреді.

Алайда бұл теорияда коагуляция кезінде барлық құбылыстарды түсіндіре алмады жəне де лиофобтық зольдердің коагуляциясы адсорбцияның нəтижесінде болатынын теріске шығарды.

Төртіншіден 30-шы жылдары (1932 ж.) Рябинович коагуляцияның жаңа теориясын жасады ол алғашқы адсорбциялық (онымен бірге химиялық теорияны да) жəне электростатистикалық теорияны біріктіре қарастырды. Бұл теориялардың біріншісі иондар арасындағы электростатистикалық күшті елемесе, екіншісі иондық алмасу адсорбциясын еске алған жоқ болатын.

А.И. Рябинович пен В.А. Каргиннің зерттеулерінің нəтижесінде коагуляцияның өте күрделі процесс екені жəне оның кем дегенде 2 сатыдан тұратындығы көрсетілді:

1- саты иондардың алмасу адсорбциясы, бұл өте тез жəне алмасатын иондардың эквиваленті мөлшерінде болатын саты.

2- саты, ол электролиттердің əсерінен болатын кəдімгі коагуляция, мұнда əрине эквиваленттілік сақталмайды. Шульце-Гарди ережесін тек осы саты үшін ғана қолдануға болады. əрине бұл айтылған теорияның бəрі коагуляцияны сапалық түрде ғана сипаттайды. Коагуляцияны сандық түрде сипаттайтын теорияны ашуда жəне коагуляция механизмін түсіндіруге Б.В. Дерягиннің жұмыстарының маңызы зор. Енді соған тоқталайық.