Условие задачи

Что произойдёт при сливании двух золей, частицы которых имеют противоположные заряды?

Решение

Дисциплина задачи – физическая химия (конкретно, химия коллоидных систем). Ниже представлено подробное решение с использованием соответствующих принципов.

1. Определим, что такое золя. Золя – это система дисперсного состояния, в которой мелкие частицы (дисперсной компонент) распределены в непрерывной фазе (дисперсионной среде). Для стабильности золей характерно наличие поверхностного заряда частиц, благодаря которому между ними действует кулоновское отталкивание.

2. В стабилизированных коллоидах частицы приобретают одинаковый заряд (например, положительный или отрицательный). Это приводит к отталкиванию между частицами, предотвращая их сближение и агрегацию под действием слабого притяжения (например, сил ван-дер-Ваальса).

3. При сливании двух золей, частицы которых имеют противоположные заряды (одни положительные, другие отрицательные), возникает явление нейтрализации зарядов. При столкновении положительно заряженных частиц с отрицательно заряженными:

• Сила кулоновского притяжения между ними увеличивается. Согласно закону косвенного распределения сил (принципу Кулона) сила F между двумя зарядами q₁ и q₂ на расстоянии r определяется формулой

F = k · (q₁ · q₂) / r²,

где k – электростатическая постоянная.

• При нейтрализации общий заряд на поверхности частиц уменьшается или становится равным нулю. Это устраняет электростатическую защиту (дефлегментацию), которая удерживает частицы раздельно.

4. В отсутствие достаточной кулоновской репульсии начинают действовать силы ван-дер-Ваальса, которые являются слабым, но притягивающим взаимодействием между частицами. С уменьшением электростатической защиты агрегация (слияние) частиц становится заметной.

5. В результате происходит коагуляция золей – частицы сливаются в более крупные агрегаты, которые могут выпадать в виде осадка. Таким образом, стабильный коллоид превращается в неустойчивую дисперсионную систему, где сформировавшиеся агрегаты уже не поддерживают равномерное распределение в среде.

Вывод:
При сливании двух золей, частицы которых имеют противоположные заряды, происходит нейтрализация зарядов, вследствие чего исчезает электростатическая стабилизация. Это приводит к тому, что силы притяжения (ван-дер-Ваальса) начинают преобладать над отталкивающими силами, что вызывает агрегацию частиц и последующую коагуляцию (осаждение) системы.