Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
По мере повышения заряда противоионов имеет место понижение ^-потенциала.
Например, хлориды металлов на границе стекло—раствор снижают по сравнению с чистой водой ^-потенциал на одно и то же значение — на 50 мВ при следующих различных концентрациях (в моль/дм3): КС1 —25, ВаС12 —0,87, А1С13 —0,02, ТпСЦ — 0,015.
Водородные и гидроксильные ионы, обладая высокой способностью адсорбироваться на поверхности коллоидных частиц, могут существенно влиять на изменение их ^-потенциала, т. е. значение рН дисперсионной среды определяет величину ^-потенциала.
При введении в систему многозарядных ионов, имеющих заряд, противоположный по знаку заряду дисперсной фазы, изменяется знак электрокинетического потенциала.
Многозарядные ионы поглощаются адсорбционным слоем за счет электростатического взаимодействия и поляризуемости адсорбируемых ионов. Эти ионы адсорбируются в количествах больших, чем это необходимо для нейтрализации заряда твердой поверхности, т. е. перезаряжают частицу. Водородные и гидроксильные ионы, ионы высокого заряда (А13+, Р3+, Р04~ и пр.), а также сложные органические ионы при определенной их концентрации вызывают перемену знака ^-потенциала. Влияние рН существенно для лиозолей, дисперсная фаза которых представлена амфотерными соединениями, в частности А1(ОН)3, Ре(ОН)3. С изменением рН у этих золей может происходить перезарядка, обусловленная ионизацией частиц дисперсной фазы. Например, для золя гидроксида алюминия в слабокислой среде ионизация молекул А1(ОН)3, находящихся на поверхности частиц, протекает по схеме
А1 (ОН)3А1 (ОН)^ + ОН-
152
Гидроксид проявляет основные свойства. Потенциалопределяю-щим ионом является А1(ОН)г" , а противоионом — ОН-. При этом частица будет заряжена положительно. Более низкое значение рН способствует образованию ионов
А1 (ОН)? + ОН-А13+ + ЗОН-
Это вызывает сначала увеличение общего положительного заряда поверхности, а затем гидроксид алюминия растворится в кислоте и коллоидный раствор перейдет в истинный.
В щелочной среде А1(ОН)3, проявляя кислотные свойства, ионизируется по схеме
А1 (ОН)3 ^ А1 (ОН)2 О- + Н+
где потециалопределяющими ионами являются А1(ОН)20~, а про-тивоионами — Н+. При этом коллоидная частица будет нести отрицательный заряд.
При более высоком значении рН имеет место образование иона
АЮг" по схеме
А1 (ОН)2 О- АЮ2- + Н20
Электрокинетические явления при твердении вяжущих материалов. Электроповерхностные явления играют определяющую роль в процессе гидратационного твердения минеральных вяжущих материалов, поэтому изучение структурообразования и формирования гидратных новообразований в системе минеральное вяжущее — вода должно проводиться с позиций коллоидной химии и кристаллохимии.
Ф. Д. Овчаренко с сотр., изучая электроповерхностные явления при твердении минеральных вяжущих и бетонов на их основе, установили, что значение измеряемого электрического потенциала зависит от параметров, характеризующих перепад давления (фильтрация), температуры (термоосмос), концентрации ионов и содержания воды (термодиффузия, осмос). При этом электрический потенциал для твердеющих цементно-водных систем может линейно характеризоваться электроповерхностным потенциалом массоэнергопереноса Афэп. Этот потенциал представляет собой разность электрических потенциалов, возникающих в результате концентрационной поляризации двойных электрических слоев дисперсных частиц или поверхности капилляров при действии разности температур, давлений и влажности в различном сочетании. Поэтому для практических целей может быть принято Аф = Афэп. Измерениями, в которых изменялись направления потока влаги и знак заряда поверхности дисперсных частиц, был определен поверхностный потенциал массоэнергопереноса твердеющего в пропарочной камере бетона (рис. 39). При этом определяли знак заряда поверхности преобладающей фазы, контактирующейся с движущимся электролитом (водным раствором щелочей), динамику и
153
интенсивность положительного и отрицательного электроповерхностных потенциалов массоэнергопереноса на различных этапах твердения бетонной смеси, а также получали сведения о скорости образования коагуляционно-кристаллизационной структуры.
На основании полученных данных были выделены следующие стадии процесса формирования гидратных новообразований по мере твердения бетона (см. рис. 39):
1500
то -
Рис. 39. Изменение электроповерхностного потенциала массоэнергопереноса в бетоне при его тепловлажностной обработке:
1 — изменение Афэп; 2 — изменение электроосмотического переноса Р; Я — изменение скорости ультразвука V
I — преимущественное образование гидроалюминатных и гидро-алюмоферритных новообразований, имеющих положительно заряженную поверхность;
II — преимущественное развитие гидросиликатных новообразований [С—Б—Н (II)-фаза], также в виде зародышей, имеющих отрицательно заряженную поверхность;
III — формирование гидросиликатного гелия [С—Б—Н(II)-фаза], сопровождающееся резким увеличением Афэп за счет сближения частиц ввиду роста их концентрации до соприкосновения двойных электрических слоев смежных частиц;
