Условия образования и существования лиофобных коллоидных растворов

Любое вещество может быть получено в коллоидном состоянии, но только необходимо создать следующие соответствующие условия:

Þ малая растворимость дисперсной фазы, то есть плохое сродство ее к дисперсионной среде;

Þ определенный размер частиц ( м);

Þ присутствие стабилизатора электролита.

Ионы стабилизатора адсорбируются на частицах дисперсной фазы, образуя на их поверхности двойной электрический слой (ДЭС), и тем самым обеспечивают устойчивость дисперсной системы. Образовавшиеся при этом микроструктуры представляют собой мицеллы золя (см. задачу №1).

Задача №1. Напишите строение мицеллы йодида серебра и определите заряд гранулы, который образовался при смешивании растворов и в случаях, когда: а) находится в избытке; б) находится в избытке.

Решение.

Согласно общепринятой миццелярной теории строения коллоидных растворов, золь состоит из 2-х частей (рис. 1.2): мицелл и интермицеллярной (т.е. межмициллярной) жидкости. Мицелла – это структурная коллоидная единица, т.е. частица дисперсной фазы, окруженная двойным электрическим слоем.

1. Необходимыми условиями образования мицеллы являются:

1) Образование в результате реакции труднорастворимого вещества, m молекул которого образуют агрегат коллоидной частицы.

В нашем примере при смешивании растворов и протекает реакция: .

2) Наличие стабилизатора – электролита, предоставляющего ионы, адсорбируемые поверхностью труднорастворимого соединения. Согласно правилу Панетта–Фаянса, лучше всего адсорбируется тот ион, который входит в состав кристаллической решетки адсорбента. Абсорбируемые ионы, достраивающие кристаллическую решетку труднорастроримого соединения, называют потенциалопределяющими ионами (ПОИ) коллоидной частицы, поскольку заряд частицы совпадает по знаку с зарядом этих ионов. Адсорбция потенциалопределяющих ионов происходит самопроизвольно, сопровождаясь уменьшением свободной энергии поверхности ядра (∆Gs). Стабилизатором, как правило, является исходное вещество, взятое в избытке.

а) Если в рассматриваемой реакции в избытке берется соль , то она будет стабилизатором. И тогда адсорбируемым ионом будет ион .

б) При избытке соли , стабилизатор предоставляет ионы серебра , избирательно адсорбируемые поверхностью:

ÿäðî а)

ÿäðî б)

Þ Агрегат с потенциал определяющими ионами образуют ядро мицеллы.

Þ Другие ионы стабилизатора (противоионы) образуют около твердой поверхности два слоя: адсорбционный (неподвижный), прочно связанный с ядром, и диффузионный (подвижный), расположенный на определенном расстоянии от ядра в дисперсионной среде. Количества ПОИ и противоионов должны соответствовать их стехиометрии в молекуле стабилизатора.

Þ Ядро совместно с адсорбционным слоем противоионов называется коллоидной частицей (гранулой). Коллоидная частица (гранула), окруженная противоионами электролита, называется мицеллой.

Þ Мицелла – нейтральная частица, а коллоидная частица, как правило, имеет заряд, знак и величина которого определяются электрокинетическим потенциалом , возникающим на границе между адсорбционным и диффузным слоем.

3. Строение мицеллы удобно представлять в виде формулы.

а) Если стабилизатором будет , то для золя коллоидная частица (гранула) будет заряжена отрицательно и формула мицеллы запишется так:

ÿäðî     ìèöåëëà

б) Если стабилизатор , то для золя коллоидная частица (гранула) будет заряжена положительно и формула мицеллы запишется так:

ÿäðî

Ответ. 1) Строение мицеллы (а и б) см. выше. 2) гранула золя заряжена: а)"-", б) "+".

Задача на устойчивость и коагуляция коллоидных систем