загрузка...
загрузка...
На головну

Будова колоїдних міцел

  1. Альтернативні, побудовані за принципом класифікації і подвійної альтернативи
  2. Аналіз часових рядів економічних показників і побудова економетричних моделей динаміки
  3. БУДОВА АТОМА
  4. Будова атомів хімічних елементів.
  5. Будова та види доведення
  6. Будова, хімічний склад і харчова цінність яєць

Частки дисперсної фази ліозолів несуть на своїй поверхні заряд, що обумовлений наявністю на їх поверхні подвійного електричного шару, який представляє собою тонкий поверхневий шар із просторово розділених електричних зарядів протилежного знака. У дисперсних системах подвійний електричний шар утворюють іони і дипольні молекули. Іонний подвійний електричний шар виникає або в результаті дисоціації іоногенних груп речовини твердої фази, або унаслідок виборчої адсорбції іонів із дисперсійного середовища, що добудовують кристалічну решітку твердої фази. У результаті на границі між твердою фазою і розчином виникає подоба конденсатора, внутрішня обкладка якого утворена потенціалвизначальними іонами. А зовнішня протиіонами.

На рис. 5.1. у загальному вигляді зображений подвійний електричний шар, що виникає на кристалах йодиду срібла, що знаходиться в слабкому розчині йодиду калію*. Йодидіони (потенціалвизначальні іони) добудовують кристалічну решітку йодиду срібла і тим самим додають часткам негативний заряд, а іони калію (протиіони) знаходяться в розчині поблизу міжфазної поверхні. У цілому, однак, весь комплекс, названий міцелою, залишається електронейтральним.

Виникнення подвійного електричного шару за рахунок іонізації можна проілюструвати утворенням подвійного електричного шару на частках водяного золю двоокису кремнію. Молекули , що знаходяться на поверхні таких часток, взаємодіють з дисперсійним середовищем, гідратуються та утворюють кремінну кислоту, здатну іонізуватися:

H2SiО3 + 2H+ (5.1)

При цьому силікатні іони залишаються на поверхні частки, обумовлюючи її негативний заряд, а іони водню переходять у розчин. Схематично це показано на рис. 5.2.

 
 
 

Рис.5.1. Схема утворення подвійного електричного шару навколо частки йодиду срібла, що знаходиться в розчині йодиду калію Рис.5.2. Схема утворення подвійного електричного шару навколо частки двоокису кремнію, що знаходиться у воді

Будову міцели золю йодиду срібла у слабкому розчині йодиду калію представляють схемою, що наведена на рис. 5.3 (побудована за правилом Панета-Фаянса). Усередині міцели знаходиться кристал, що складається з молекул AgІ. Ця частина міцели - агрегат, тому що вона завжди складається з агрегату атомів, молекул чи іонів, що утворюють частки дисперсної фази.

 
 


Рис. 5.3. Схема будови колоїдної міцели золю йодиду срібла у слабкому розчині йодиду калію: 1 - агрегат; 2 - ядро; 3 - адсорбційна частина подвійного електричного шару; 4 - дифузійна частина подвійного електричного шару; 5 - подвійний електричний шар міцели

На поверхні кристала знаходяться його іони, що добудовують його і додають йому електричний заряд. Агрегат разом з адсорбованими на ньому потенціалвизначальними іонами складає ядро міцели. У безпосередній близькості від ядра в адсорбційному шарі знаходиться частина протиіонів К+, що міцно зв'язані з ядром електричними та адсорбційними силами (адсорбційна частина подвійного електричного шару). Ядро разом з частиною міцно зв'язаних з ним протиіонів складають колоїдну частку. На відміну від міцели, у цілому електронейтральної, колоїдна частка завжди має заряд (у розглянутому випадку негативний).

Протиіони, що знаходяться ближче до периферійної частини міцели, утворюють дифузійний шар міцели. Границя між дифузійним шаром і шаром власне колоїдної частки, по якій міцела "розривається" при електрофорезі, називається площиною границі ковзання.

Будову міцели можна представити формулою. Наприклад, для золю AgІ, міжміцелярною рідиною якого є слабкий розчин KI, можна написати наступну формулу міцели (5.2). У цій формулі m [AgІ] відповідає числу молекул AgІ, що містяться в агрегаті міцели, - числу потенціалвизначальних іонів, (n-x) K+- числу протиіонів у безпосередній близькості від ядра і хK+- число протиіонів, що знаходяться в дифузійному шарі. Як правило, m ›› n. Таким чином формула міцели в даному випадку має вигляд (5.2):

       
 
   
(5.2)
 


Вище розглянуто будову міцели, у якої іоногенна частина утворюється у результаті адсорбції стабілізувального електроліту, що відрізняється за своєю хімічною природою від речовини дисперсної фази. У інших випадках неіоногенна частина міцели може утворитися із речовини самого агрегату. Прикладом такої колоїдної системи може служити достатнього застарілий гідрозоль двоокису кремнію (рис. 5.2). Поверхня агрегату, реагує з навколишньою водою, утворює метакремінну кислоту Н2SiO3, яка і буде стабілізатором. Будову міцели такого золю, звичайно, слід, зображувати формулою (5.3):

{m [SiO2] nSiO-23 · 2 (n-x) H+} 2xH+ (5.3)

Чисельний коефіцієнт 2 перед (n-x) і х у цій формулі показує двохосновність метакремінної кислоти.

5.1.1. Будова подвійного електричного шару (ПДЕШ)

Згідно з Штерном, що об'єднав схеми будови ПДЕШ Гельмгольца-Перрена і Гуі-Чепмена, перший шар (рис. 5.4.) чи навіть декілька перших шарів протиіонів притягаються до поверхні агрегату під впливом як електростатичних, так і адсорбційних сил. У результаті цього частина протиіонів утримується поверхнею на дуже близькій відстані, порядку 1-2 молекули, що утворюють плоский конденсатор товщиною δ. Цей шар, у якому спостерігається різке падіння електричного потенціалу, - адсорбційний шар (гельмгольцівський, штернівський).

Інші протиіони, що потрібні для компенсації потенціалвизначальних іонів, у результаті теплового руху утворюють дифузійну частину подвійного електричного шару.

Зі схеми видно повне падіння потенціалу φδ у дифузійній частині подвійного шару і різницю потенціалів (φ0δ) між обкладками конденсатора. Місце границі ковзання в цьому шарі залишається дотепер неясним (на схемі границя ковзання позначена лінією АВ).

 
 


Рис. 5.4. Подвійний електричний шар за Штерном і падіння в ньому потенціалу

Зрозуміло, що введення електролітів в систему приведе до того, що дифузійний шар буде стискуватися і все більше протиіонів буде попадати у адсорбційний шар. Подвійний електричний шар, згідно поглядам Штерна, при цьому усе більше наближається до шару, передбаченому у теорії Гельмгольца-Перрена, ξ- потенціал зменшується, поступово наближаючись до нуля. При розріджуванні системи, навпаки, дифузний шар розширюється і ξ- потенціал збільшується.

На розподіл іонів у подвійному електричному шарі за теорією Штерна сильно впливає природа протиіонів. Якщо протиіони мають різну валентність, то товщина дифузійного шару і число протиіонів у адсорбційному шарі визначаються, головним чином, валентністю іонів і, отже, обумовлюються електростатичними силами. Зрозуміло, що дифузійний шар тим тонше і
ξ- потенціал тим нижче, чим більше валентність протиіонів.

Якщо протиіони мають однакову валентність, то товщина подвійного електричного шару і кількість протиіонів у дифузійному шарі визначається специфічною адсорбційною спроможністю іонів, обумовленою їх поляризовністю і гідратацією. Ці властивості іонів визначаються за їх дійсним радіусом, розташуванням відповідних елементів у таблиці Д.І. Менделєєва.



  12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   Наступна

Теорія мономолекулярної адсорбції Ленгмюра | Полімолекулярна адсорбція | Рівняння Гіббса. Двомірний тиск | Адсорбція на межі тверде тіло - розчин | Склад і фізико-хімічна природа ПАР | Класифікація ПАР за хімічною будовою | А. Мила карбонових кислот | Катіоноактивні ПАР | Класифікація ПАР за механізмом дії | Термодинамічні, поверхневі й об'ємні властивості розчинів ПАР у зв'язку зі стійкістю дисперсних систем |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати