Коагуля́ция (от лат. coagulatio – сгущение, свёртывание), слипание частиц дисперсной фазы с образованием более крупных агрегатов, в результате которого дисперсная система самопроизвольно переходит в состояние с более низкой свободной энергией. Слипание частиц происходит под действием сил молекулярного притяжения при их соударении в процессе броуновского движения или при направленном перемещении в силовом поле. Взаимодействие между первичными частицами в коагуляте может осуществляться непосредственно или через тонкую прослойку дисперсионной среды. В зависимости от соотношения плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды коагуляция может привести к седиментации и выпадению осадка или к всплыванию крупных агрегатов – образованию хлопьев, сливок на поверхности раздела дисперсионная среда – воздух. Вид коагуляции, при которой частицы дисперсной фазы образуют рыхлые хлопьевидные агрегаты – флокулы, называют флокуляцией (от лат. flocculi – хлопья). В ряде случаев в результате коагуляции может возникнуть пространственная структура во всём объёме дисперсионной среды без расслоения системы. При малой прочности коагулятов возможен их распад до первичных частиц, называемый пептизацией.

Коагуляция может быть вызвана изменением состава дисперсионной среды, температуры, действием света, ультразвука, перемешиванием и другими внешними воздействиями. Наиболее сильное влияние на процесс коагуляции оказывает введение в систему электролитов. Коагулирующим действием обладает ион, знак заряда которого противоположен знаку заряда частицы дисперсной фазы. Коагулирующее действие электролитов обусловлено сжатием наружной (диффузной) части двойного электрического слоя дисперсных частиц. Концентрация электролита, при которой начинается коагуляция, называется порогом коагуляции. В соответствии с теорией Дерягина – Ландау – Фервея – Овербека (теорией ДЛФО), для частиц, имеющих высокий заряд, концентрация электролита, вызывающая коагуляцию, обратно пропорциональна заряду коагулирующего иона в шестой степени; это хорошо согласуется с эмпирическим соотношением Шульце – Гарди. Приближённое отношение соответствующих порогу коагуляции концентраций электролитов с одно-, двух- и трёхзарядными ионами составляет 1:0,016:0,0015.

Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующей способностью. Для слабо заряженных дисперсных частиц зависимость от заряда менее выражена – обратно пропорциональна заряду коагулирующего иона во второй степени. Если добавляемый электролит вызывает изменение знака заряда дисперсной частицы, то возможно появление зон коагуляции: чередование областей устойчивости и коагуляции, обусловленное изменением концентрации электролита.

Количественной характеристикой коагуляции является скорость коагуляции – изменение числа первичных частиц дисперсной системы в единицу времени. В зависимости от концентрации электролита различают медленную и быструю коагуляцию. При малых концентрациях электролита (медленная коагуляция) сохраняется энергетический барьер, препятствующий коагуляции, и вероятность образования агрегата при столкновении частиц меньше единицы. На стадии быстрой коагуляции энергетический барьер снижается практически до нуля и каждое столкновение первичных частиц приводит к образованию агрегата. В соответствии с теорией быстрой коагуляции Смолуховского, время $t$, за которое количество первичных частиц уменьшается вдвое, определяется уравнением: $t=\frac{3\eta}{4kTn_0}$, где $η$ – вязкость дисперсионной среды, $k$ – постоянная Больцмана, $T$ – абсолютная температура, $n_0$ – число первичных частиц.

Коагуляция играет важную роль в различных природных (геологических, почвенных) и технологических (очистка сточных вод) процессах.