STABILITATEA SI COAGULAREA SISTEMELOR COLOIDALE (SOLURILOR)

STABILITATEA SI COAGULAREA SISTEMELOR COLOIDALE (SOLURILOR)

Formarea solurilor sau a altor sisteme coloidale prin condensare sau dispersare este un fenomen ce consta in cresterea suprafetei de separatie dintre cele doua faze ale sistemului: faza dispersa si mediul de dispersie. Acestei suprafete mari ii corespunde o entalpie libera interfazica, conform relatiei (1.4): G₁₂ = σS₁₂.

Entalpia libera a sistemului tinde sa scada si daca se admite ca tensiunea superficiala σ este constanta atunci inseamna ca in sistemul coloidal (solul) format se vor produce procese care duc la scaderea suprafetei de separatie dintre faze. Deci sistemele coloidale au o stabilitate termodinamica mica.

Scaderea suprafetei interfazice poate avea loc pe doua cai:

a)       recristalizarea: particulele mici se dizolva, iar particulele mari cresc pe seama celor dintai;

b)       coagularea particulelor coloidale: consta in alipirea (aglutinarea) particulelor in agregate mai mari.

Sistemele coloidale au stabilitate fata de procesul de coagulare datorita existentei la suprafata particulelor a stratului dublu electric sau a stratului de adsorbtie. Aceste straturi iau nastere in timpul procesului de formare a solurilor datorita prezentei unui exces de reactiv sau a substantelor tensioactive necesare dispersarii. Deci, in sistem exista pe langa cei doi componenti care formeaza faza dispersa si mediul de dispersie, un al treilea component numit stabilizator. Moleculele sau ionii stabilizatorului se fixeaza la suprafata particulelor, stabilizatorul fiind solubil in mediul de dispersie. Aceasta actiune protectoare a peliculelor superficiale face ca in momentul ciocnirii a doua particule, socul sa fie elastic. Dar nu toate ciocnirile sunt elastice. Ciocnirile neelastice au ca efect contopirea particulelor sau coagularea acestora intr-o masura mai mare sau mai mica.

La coloizii liofobi, stabilitatea particulelor depinde de sarcina electrica care este conditionata de adsorbtia electrolitului la suprafata fazei disperse.

Cel mai bine este studiata coagularea solurilor liofobe sub actiunea electrolitilor. Stabilitatea unui sistem coloidal este caracterizata de pragul de coagulare care reprezinta concentratia minima de electrolit, suficienta ca sa produca coagularea totala a solului intr-un interval de timp determinat. Efectul coagulant al electrolitilor se manifesta prin ionul de semn contrar sarcinii particulelor coloidale. Coagularea coloizilor negativi depinde de cationii electrolitului, iar cea a coloizilor pozitivi de anionii acestuia.

Pragul de coagulare al unui coloid este cu atat mai mic cu cat valenta ionului de semn contrar al electrolitului este mai mare. Aceasta este regula valentei sau regula Schultz-Hardy (1882).

Coagularea coloizilor la adaosul de electroliti se intalneste des in natura si se aplica in diferite procedee tehnologice.

Astfel, formarea deltelor la revarsarea fluviilor in mari si oceane, se explica prin coagularea particulelor de FeO(OH) si SiO₂ suspendate in apele dulci de catre electrolitii din apele marine cu un continut bogat in saruri.

La epurarea apelor, solurile si suspensiile coaguleaza in prezenta ionilor Fe³⁺, Al³⁺.

In apele reziduale de natura industriala sau menajera, exista cantitati de materiale cu caracter hidrofil sau hidrofob, inclusiv compusi amfifilici de tipul detergentilor care se adsorb la suprafata particulelor solide sau lichide din apele poluate. Coagularea particulelor din aceste ape se realizeaza prin adaos de Al₂(SO₄)₃ si NaHCO₃, formandu-se precipitatul gelatinos de Al(OH)₃.

In industria de panificatie, adaugarea de sare face ca sa coaguleze glutenul, proces necesar in obtinerea aluatului.