Правила коагуляции. 
Коллоидная химия для инженеров-экологов

• 1. Правило знака заряда. Любой электролит может вызвать коагуляцию дисперсной системы. Характер протекания определяется зарядом этой частицы.
• 2. Каждый электролит способен вызвать коагуляцию данного золя и мерой является порог коагуляции (г) — та минимальная концентрация, которая вызывает явную коагуляцию. Из теории ДЛФО Дерягин и Ландау установили, что порог коагуляции определяется следующим уравнением:

.

где С — const; - диэлектрическая постоянная; A — константа Гамакера; K — константа Больцмана; e — заряд электрона; z — заряд коагулирующего иона.

3. Правило валентности — правило Шульца — Гарди. Чем выше заряд коагулирующего иона, тем ниже порог коагуляции. Коагулирующая способность резко возрастает с увеличением заряда иона. Теория ДЛФО приводит к соотношению:

или Сz⁶ = const.

или ,.

где k — некоторый числовой множитель.

Таким образом, пороговая концентрация электролита обратно пропорциональна шестой степени заряда коагулирующего иона. Из чего следует, что соотношение пороговых концентраций для ионов разного заряда:

С_I: C_II: C_III = = 729:11:1.

Одновалентный ион почти в 1000 раз эффективнее трёхвалентного иона.

На практике пороговая концентрация электролита определяется по следующей формуле:

.

где V₁ — объём электролита, добавляемого в коллоидную систему, необходимый для начала коагуляции; V₂ — начальный объем золя; с — концентрация электролита в добавляемом растворе.

Так, это явление проявляется при гипсовании солонцеватых почв (замене ионов Na⁺ на ионы Ca²⁺) и известковании кислых почв (замене ионов Н⁺ на ионы Ca²⁺). Коллоиды почв образуют при этом своеобразную микроструктуру: почва становится влагопроницаемой, увеличивается прочность ее структуры.

• 4. Лиотропные ряды или ряды Гофмейстера. Если коагулирующие ионы имеют одинаковый заряд, то большее коагулирующее действие будет иметь ион с большим радиусом (с меньшей степенью гидратации). В ряду неорганических ионов одинаковой зарядности коагулирующая активность увеличивается с уменьшением гидратации.
• 5. Связь коагуляции с величиной электрокинетического потенциала. Часто началу коагуляции соответствует снижение дзета-потенциала до критического значения. Слипание частиц имеет место при достижении о-потенциала 30 мВ.

В области очень маленьких концентраций ДЭС почти отсутствует. Система устойчива ниже критического значения дзета-потенциала.

• а) Концентрационная коагуляция: с увеличением концентрации электролита ДЭС сжимается за счёт диффузных частиц и происходит коагуляция. При этом поверхностный заряд частиц и потенциал остаются неизменными. Правило Шульце-Гарди применимо.
• б) Нейтрализационная коагуляция: добавляемые ионы электролита взаимодействуют с потенциалопределяющими ионами на поверхности частиц, связывая их в нерастворимое соединение, что понижает заряд и потенциал частиц. Это приводит к отклонению от правила Шульце-Гарди.

Влияние различных концентраций многозарядных ионов приводит к перезарядке золей явление непральных рядов коагуляции.

6. Коагулирующее действие органических ионов тем выше, чем выше адсорбционная способность.