КОАГУЛЯЦІЯ

КОАГУЛЯЦІЯ (лат. coagulum — згусток) — зменшення дисперсності системи в результаті злипання часток дисперсної фази та утворення більш або менш великих агрегатів із втратою седиментаційної стійкості та наступним розділенням фаз.

Розрізняють дві стадії К.: прихована К. — втрата агрегативної стійкості та злипання часток, при яких золь можна вважати практично стійким; явна К. — осідання (спливання) утворених агрегатів. Початок К. визначають за такими ознаками: знижується осмотичний тиск, виникає каламуть, змінюється забарвлення та характер в’язкості, підвищується світлорозсіювання.

К. відбувається внаслідок старіння системи, зміни температури, механічної дії, впливу електромагнітного поля, електролітів, що призводить до руйнування енергетичного бар’єра. Закономірності К. електролітами, які відомі під назвою правил К., були встановлені Г. Шульце, У. Гарді, Г. Фрейндліхом, М.П. Пєсковим, А.В. Дерягіним та ін. ученими.

К. викликають будь-які електроліти при досягненні певної їх концентрації у розчині. Мінімальна концентрація електроліту, при перевищенні якої спостерігається К., називається порогом К. (γ), який виражають у ммоль/л або у моль/л:

Koagulacya.eps.

Величину, зворотну порогу коагуляції, називають коагулюючою здатністю Vк (об’єм золю, скоагульованого 1 моль електроліту). Порогу К. відповідає зниження ξ-потенціалу до критичної величини ~30 мВ.

Коагулюючу дію має лише той іон електроліту, заряд якого протилежний заряду колоїдної частинки. Коагулююча здатність іона тим більша, чим більший його заряд (правило Шульце — Гарді, або правило значності). Дані теоретичних розрахунків свідчать, що співвідношення коагулюючої здатності одно-, дво- і тризарядних катіонів становить 1:20:350, тобто, прямо пропорційна залежність між зарядом іона та його коагулюючою здатністю відсутня. Для іонів з однаковим зарядом коагулююча дія визначається їх місцем у ліотропному ряду, де вони розташовуються за зменшенням ступеня гідратації, зі зменшенням якого коагулююча дія збільшується. В органічних іонах коагулююча дія зростає з підвищенням адсорбційної здатності. Усі ці закономірності порушуються, якщо додані електроліти хімічно взаємодіють з колоїдними частинками, утворюючи з іонами колоїдного розчину нерозчинні сполуки.

При К. сумішами електролітів їх вплив може складатися (адитивність), посилюватися (синергізм) та послаблюватися (антагонізм). При змішуванні золів з протилежно зарядженими частинками відбувається взаємна К. Визначення порога К. утруднюється явищем звикання золів, тобто якщо до золю додавати електроліт невеликими порціями, то К. настає при вищій концентрації електроліту, ніж при одноразовому його додаванні. Спостерігається і протилежне явище, коли поріг К. при поступовому додаванні електроліту нижчий, ніж при швидкому його додаванні (від’ємне звикання). К., зумовлена діалізом або електродіалізом, пов’язана з видаленням іонів, які надавали стабільність колоїдним частинкам. К., яка спостерігається при електрофорезі, зумовлена зміною іонного складу системи.

При додаванні до ліофобних золів високомолекулярних або поверхнево-активних сполук їх стійкість значно підвищується. Це явище називається колоїдним захистом. Механізм захисної дії полягає в утворенні адсорбційного шару з високомолекулярних речовин, який забезпечує сольватацію частинки. Сольватні шари створюють значний розклинювальний тиск і перешкоджають злипанню часток. Захисна дія підсилюється при утворенні в дисперсійному середовищі досить міцної об’ємної структури і кількісно характеризується захисним числом, яке дорівнює числу міліграмів високомолекулярної речовини, що захищає 10 мл золю від коагуляції при додаванні до нього 1 мл 10% розчину NaCl. Залежно від того, який золь приймають за стандарт, розрізняють «золоте», «срібне», «рубінове», «залізне» та ін. захисне число. Якщо кількість доданої до золю високомолекурярної речовини дуже мала, то можливе не підвищення, а зниження стійкості (сенсибілізація).

Колоїдний захист має велике значення в біології та фармації. Білки крові захищають гідрофобні речовини, які в ній містяться, від коагуляції. При послабленні захисної дії білків спостерігається виникнення патологічних станів в організмі, напр., відкладання холестерину на стінках судин, утворення каменів у нирках, печінці та ін. Колоїдний захист використовують при виготовленні ЛП, напр., протарголу і коларголу, які є колоїдними препаратами срібла, захищеними білками.

Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. — М., 1990; Фізична і колоїдна хімія / В.І. Кабачний, Л.К. Осіпенко, Л.Д. Грицан та ін. — Х., 1999; Химическая энциклопедия. В 5 т. — М., 1990. — Т. 2.