Будова колоїдної частинки

Колоїдні розчини або ліозолі складаються з міцел (твердої дисперсної фази, навколо якої існує ПЕШ) та безперервного дисперсійного середовища, у якому містяться міцели, що рухаються внаслідок теплового (броунівського) руху. Крім того, в дисперсійному середовищі розчинені електроліти, неелектроліти та ПАР, які є стабілізаторами колоїдної системи. Міцели мають складну будову, яка залежить від умов одержання золю. Вони не розчинні у дисперсійному середовищі і можуть мати як кристалічну, так і аморфну будову. Розглянемо схематичну будову міцели йодиду срібла (рис. 9.1).

У центрі заходиться агрегат, що складається з великого числа m молекул AgI, які утворюються за реакцією:

AgNO₃ + KI = AgI↓ + KNO₃.

Якщо реагуючі компоненти взяти в еквівалентних кількостях, то колоїдний розчин не утвориться, тому що виростуть великі кристали AgI, які випадуть в осад. Для утворення тонкодисперсної твердої фази у системі повинен бути присутній стабілізатор (надлишок одного із реагуючих компонентів), що і утворить ПЕШ навколо твердої фази, який перешкоджатиме росту великих кристалів і злипанню частинок. Якщо стабілізатором буде йодид калію, то на твердій поверхні будуть адсорбуватися іони йоду (правило Панета-Фаянса).

Згідно правила Панета-Фаянса на поверхні кристалу адсорбується ті іони, що входять до структури кристалу. Отже на агрегаті буде адсорбуватись n іонів йоду (їх кількість залежить від наявності адсорбційних центрів, тобто іонів срібла, що знаходяться на поверхні кристалу). Іони йоду називаються потенціалвизначаючими (ПВІ), вони і надають негативний заряд твердій поверхні. Тверда поверхня разом з адсорбованими іонами йоду називається ядром.

Рис. 9.1. Схема будови міцели йодиду срібла з від’ємно зарядженою колоїдною частинкою

Оскільки у системі існують іони протилежного знаку (у нашому випадку іони калію), вони нейтралізують заряд твердої поверхні, тобто утворюють шар протиіонів. Згідно з теорією Штерна шар протиіонів умовно поділяється на два шари: адсорбційний та дифузійний. Адсорбційний шар складається з (n-x) іонів калію, вінтонкий і міцно пов’язаний з твердою поверхнею за рахунок ван-дер-ваальсових сил ядра, а також сил електростатичного притягання. Ядро разом з адсорбційним шаром протиіонів (виділені фігурними дужками) називається колоїдною частинкою або гранулою. Решта х протиіонів слабше пов’язані з ядром (лише за рахунок сил електростатичного притягання) і розташовуються у рідкій фазі на деякій відстані від ядра внаслідок теплового руху. Тому цей шар називається дифузійним, а утворена гранула разом з дифузійним шаром отримала назву міцели. Міцелу можна записати у вигляді структурної формули:

{[mAgI]nI^–(n–x)K⁺}^x–xK⁺

Міцела в цілому – електронейтральна. Величина чисел m, n і x залежить від умов одержання та очистки золю і може змінюватися у широких межах.