![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Строение коллоидной мицеллы
На границе разделатвердая частица – жидкость возникает двойной электрический слой из-за присутствия ионных пар на поверхности. Образование такого слоя возможно двумя путями. Один путь – преимущественная адсорбция одного из присутствующих в растворе иона, входящего в состав твердой фазы или изоморфного с ней. Другой путь образования двойного электрического слоя на границе раздела твердое тело (диэлектрика) – жидкость, т. е. диссоциация поверхностных молекул твердого тела с образованием ионов определенного знака в растворе. Ионы, сообщающие заряд твердой фазе, называются потенциалопределяющими, а ионы, остающиеся в растворе, – противоионами. Каждая частица дисперсной фазы представляет собой агрегат молекул ультрамикроскопических размеров и называется агрегатом, рисунок 8. рисунок 8 – Схема строения коллоидной мицеллы золя иодида серебра: а - при избытке KI; б - при избытке AgNO3
Агрегат вместе с двойным электрическим слоем из потенциалопределяющих ионов и противоионов образует мицеллу. Часть мицеллы, состоящая из агрегата и потенциалопределяющих ионов, называют ядром мицеллы. Под действием электростатического притяжения противоионы стремятся расположиться возможно ближе к ионам, адсорбированным на поверхности. В предельном случае образуется два слоя ионов, из которых один расположен на твердой поверхности - внутренняя обкладка двойного слоя, другой, заряженный противоположно, расположен в растворе на расстоянии ионного диаметра - внешняя обкладка его. Такой двойной слой представляет собой как бы плоский конденсатор с толщиной d порядка диаметра молекулы. Это двойной электрический слой по Гельмгольцу (рисунок 9). В результате теплового движения ионы внешней обкладки с большей (кинетической энергией ухолят в объем раствора. Вследствие этого в сильно разбавленных растворах создается объемный заряд, плотность которого убывает с удалением от поверхности раздела. Слой, в котором распределены противоионы, образующие этот заряд, называется диффузным слоем по Гуи (см. рисунок 9). Толщина его d1 т. е. расстояние, на котором еще сказывается влияние заряда поверхности, тем меньше, чем больше концентрация раствора. В растворах средних концентраций часть противоионов соприкасается с потенциалопределяющими ионами, образуя гельмгольцевский двойной слой. рисунок 9 – Строение двойного электрического слоя: I – по Гельмгольцу; II – по Гун; III – по Штерну; IV – схема мицеллы; 1 – агрегат; 2 – потенциалопределяющие ионы; 3 – адсорбционный слой противоионов; 4 – ядро; 5 – диффузный слой противоионов; 6 – двойной электрический слой; 7 – частица; 8 – мицелла; 9 – слой противоионов; ab – граница скольжения; j0 – полный скачок потенциала; z – электрокинетический потенциал; d – толщина двойного слоя
Эти противоионы прочно связаны с ядром мицеллы за счет адсорбционных и электростатических сил и образуют адсорбционный слой противоионов. Они расположены на расстоянии d с потенциалом j1. Другая часть противоионов образует диффузный слой противоионов с потенциалом z, удерживаемых около ядра только электростатическими силами. Ядро мицеллы вместе с адсорбционным слоем противоионов называется коллоидной частицей. При разбавлении золя структура двойного электрического слоя приближается к структуре слоя Гуи, а при повышении концентрации – к структуре слоя Гельмгольца. Рассмотрим строение двойного электрического слоя на частице золя AgI в растворе KI; из раствора преимущественно адсорбируют I– ионы, так что частицы несут отрицательный заряд, а противоионы K+ располагаются частично в адсорбционном, а частично в диффузном слое. На основании приведенных представлений можно доставить формулу мицеллы (см. рисунок 4). Для золя иодида серебра она имеет вид:
Число ионов, входящих в диффузный слой, определяется из условия электронейтральности мицеллы в целом. На основании обширного экспериментального материала Ф. Панет и К. Фаянс сформулировали правило: на поверхности твердого вещества предпочтительно адсорбируются ионы, способные достраивать его кристаллическую решетку или образующие с ионами, входящими в состав кристаллической решетки, наиболее трудно растворимые соединения. Поясним правило Панета – Фаянса следующими примерами. Заряд ядра мицеллы золя иодида серебра, получаемого по реакции AgNO3 с KI при избытке последнего, отрицательный, так как кристаллическую решетку могут достраивать ионы I– (рисунок 8): {[(AgI)mnI–]xK+} (n – x)K+ При избытке AgNO3 ядро приобретает положительный заряд, поскольку из всех ионов, остающихся в растворе, кристаллическую решетку могут достраивать только ионы Ag+: {[(AgI)mn Ag+]x NO3–} (n – x) NO3– В приведенных примерах кристаллическую решетку могут достраивать ионы, входящие в ее состав. Кроме них способностью достраивать кристаллическую решетку обладают ионы, изоморфные с ионами, входящими в состав кристалла. Экспериментально подтверждены изложенные предположения о строении мицелл. Действительно, при электрофорезе частицы золя иодида калия, полученного при избытке KI, перемещаются к аноду, а частицы, полученные при избытке AgNO3, - к катоду. Лабораторная работа № 1 «Получение золей и их характеристика» Цель работы: познакомиться с конденсационными методами получения веществ в коллоидном состоянии. Научиться понимать, как в реальной системе образуется мицелла и выражать ее состав в виде формулы. Задание: Получить золь, написать уравнение реакции и формулу мицеллы; отметить цвет и степень опалесценции.
|