Коллоидные системы. Строение коллоидной системы.

Коллоидные системы, коллоиды (др.-греч. κόλλα — клей + εἶδος — вид; «клеевидные») — дисперсные системы, промежуточные между истинными растворами и грубодисперсными системами — взвесями, в которых дискретные частицы, капли или пузырьки дисперсной фазы, имеющие размер хотя бы в одном из измерений от 1 до 100 нм, распределены в дисперсионной среде, обычно непрерывной, отличающейся от первой по составу или агрегатному состоянию. В свободнодисперсных коллоидных системах (дымы, золи) частицы не выпадают в осадок.

Коллоидная частица имеет сложное строение. Она включает в себя ядро, адсорбированные ионы, противоионы и растворитель.

Рассмотрим процесс образования гидрозоля и строение его дисперсных частиц на примере гидрозоля AgCl.

Этот гидрозоль образуется при медленном приливании водного раствора NaCl к водному раствору AgNO3, взятому в избытке. Если ввести сразу большую порцию раствора NaCl, то мгновенно выпадает осадок AgCl и золь не получится. При постепенном введении раствора NaCl в раствор AgNO3 в системе в первый момент образуются кристаллические агрегаты (AgCl)n из ионов Ag+ и Cl-. Агрегаты (AgCl)n адсорбируют на своей поверхности те ионы, которые составляют кристаллическую решетку и находятся в растворе в избытке. Этим условиям отвечают ионы Ag+. В результате адсорбции ионов Ag+ кристаллические агрегаты хлорида серебра приобретают положительный заряд.

Ионы, адсорбирующиеся на поверхности кристаллического агрегата, называют потенциалопределяющими. Наличие одноименных зарядов на агрегатах препятствует их объединению и росту кристаллов AgCl. Агрегаты AgCl с адсорбированными на их поверхности ионами приобретают состояние агрегативной устойчивости.

Кристаллический агрегат (AgCl)n вместе с потенциал- определяющими ионами Ag+ составляет ядро. К заряженному ядру притягиваются ионы противоположного заряда – противоионы. Для данной системы раствор AgNO3 - кристалл AgCl противоионами будут нитрат-ионы NO . Противоионы, непосредственно примыкающие к ядру, образуют адсорбционный слой противоионов. За этим слоем следует диффузный слой тех же противоионов.

Ядро вместе с противоионами адсорбционного слоя составляет коллоидную частицу, или гранулу. Коллоидная частица совместно с противоионами диффузного слоя называется мицеллой. Коллоидная частица всегда заряжена, знак заряда соответствует знаку заряда потенциалопределяющих ионов; мицелла в отличие от гранулы электронейтральна.

Строение мицеллы гидрозоля хлорида серебра представлена на рис.3. Формула мицеллы гидрозоля хлорида серебра записывается так:

(в фигурные скобки заключена гранула). Ионы, указанные за фигурными скобками, составляют внешнюю часть мицеллы. Эти ионы под действием электрического поля отрываются от мицеллы, и к отрицательно заряженному электроду будет передвигаться гранула, заряд которой определяется ионами серебра, входящими в ядро.

Рис. 3. Строение мицеллы золя хлорида серебра.

Строение мицеллы и заряд гранулы зависят от способа получения коллоидного раствора. Если взять избыток NaCl, то на поверхности агрегата будут адсорбироваться хлорид-ионы, имеющиеся в растворе, а в качестве противоионов адсорбционного и диффузного слоев будут выступать ионы натрия

Во внешнем электрическом поле отрицательно заряженная гранула перемещается к положительно заряженному электроду.