будова міцели

Ліофобні колоїдні розчини обов'язково вимагають присутності спеціального стабілізатора (електроліту). Забезпечення відносної стійкості системи досягається створенням на поверхні частинок дисперсної фази захисних шарів - подвійного електричного шару (ДЕС), що забезпечує електростатичне відштовхування частинок, і адсорбційно-сольватного шару, що перешкоджає зіткненню і злипання частинок.

Міцеллойліофобной системи називається гетерогенна мікросистема, яка складається з мікрокристалів дисперсної фази, оточеного сольватованих іонами стабілізатора.

Можливі два принципових різних шляхи освіти ДЕС - дисоціація молекул поверхневого шару твердої фази і переходу іонів одного знака в розчин і виборча адсорбція поверхнею твердої частинки іонів з дисперсійного середовища.

Залежно від природи колоїдної частинки і електроліту і від умов досвіду може відбуватися адсорбція різних іонів. Відповідно до правила Панета-Фаянсу на поверхні твердої частинки вибірково адсорбуються тільки ті іони, які здатні добудувати її кристалічну решітку і ізоморфні з нею. Припустимо, що тверді частинки хлориду срібла дисперговані у водному розчині хлориду калію.

В даному випадку, на поверхні будуть сорбироваться іони Cl -. так як вони входять до складу кристалічної решітки.

Виборча адсорбція без добудови кристалічної решітки має місце, коли в розчині є іони, що володіють великою адсорбційною здатністю - іони Н + або ОН -. Прикладом може служити виникнення ДЕС на кордоні: частинки твердого парафіну - водний розчин лугу.

Адсорбовані іони надають заряд поверхні частинки твердої фази (агрегату) і тому називаються потенціалопределяющего. Агрегат разом з потенціалопределяющего іонами становить ядро міцели.

Поблизу зарядженої поверхні ядра внаслідок електростатичного притягання групуються протилежно заряджені іони стабілізатора, звані противоионами. Протівоіони компенсують заряд поверхні твердої фази і знаходяться в рідкій фазі міцели, тобто в міцелі, як і в будь-якій гетерогенній системі, що містить рухомі іони, на межі поділу фаз є подвійний електричний шар.

Для повної компенсації n - заряду на поверхні необхідно таку ж кількість протиіонів. Розташування противоионов в дисперсійному середовищі визначається двома протилежними факторами: тепловий рух (дифузія) прагне розподілити іони рівномірно по всьому об'єму рідкої фази, а сили електростатичного притягання, навпаки, прагнуть уд6ержать їх поблизу поверхні розділу фаз. В результаті дії цих двох факторів встановлюється дифузійне розподіл противоионов з зменшується концентрацією в міру віддалення від міжфазної поверхні. Частина з них (n - х), завдяки адсорбційним і електростатичним силам щільно прилягає до поверхні ядра міцели, частково компенсуючи його заряд. Ці протівоіони входять до складу щільного адсорбційного шару. називаються «пов'язаними» і разом з ядром складають колоїдну частинку або гранулу. Колоїдна частинка (гранула) має заряд, знак якого обумовлений знаком заряду потенциалопределяющих іонів.

Решта х противоионов, необхідні для компенсації заряду колоїдної частинки, завдяки дифузії розташовуються навколо гранули більш пухко, дифузно. Ці протівоіони разом зі своїми сольватного оболонками утворюють дифузний шар і називаються «рухомими» або «вільними» противоионами.

Колоїдна частинка з навколишнім її дифузним шаром сольватованих противоионов складають міцелу. На відміну від колоїдної частинки міцела електронейтральна і не має строго певних розмірів.

Розглянемо як приклад структуру міцели золю йодистого срібла, отриманого обмінної реакцією між йодистим калієм і азотнокислим сріблом при надлишку йодистого калію, який буде виконувати роль стабілізатора, посилаючи в розчин катіони Ag + (потенціалопределяющего іони) і аніони (протівоіони). В цьому випадку будова утворюються мицелл відображає наступна реакція і схема:

агрегат адсорбційний шар дифузний шар

Якщо проводити реакцію між йодистим калієм і азотнокислим сріблом при надлишку йодиду калію, то утворює колоїдна частка матиме негативний заряд і будову міцели відображає наступна схема:

У міцелі з іонним стабілізатором, як у будь-якій гетерогенній системі, в якій на кордоні розділу фаз є ДЕС, виникає різниця потенціалів між дисперсною фазою і дисперсійним середовищем - термодинамічний потенціал # 966; (міжфазовий). який визначається властивостями даної дисперсної системи, а також зарядом і концентрацією потенциалопределяющих іонів, адсорбованих на твердій фазі. У міру віддалення від міжфазної межі його значення зменшується і прямує до нуля на кордоні міцели. При накладенні зовнішнього електричного поля відбувається відрив противоионов дифузного шару міцели і пересування їх до відповідного електроду; внаслідок втрати частини противоионов залишилася колоїдна частинка рухається до протилежно зарядженого електроду.

# 948; - товщина адсорбційного шару;

АВ - поверхня ковзання.

Фактично відбувається постійний обмін протиіонів частки з розчином. Переміщення заряджених колоїдних частинок в нерухомій рідини до одного з електродів під дією зовнішнього електричного поля називається електрофорезом.

Як відомо з гідродинаміки, рух твердої і рідкої фаз відносно один одного відбувається не на межі розподілу фаз, а на деякій відстані від кордону, тобто частина рідини, що знаходиться на поверхні твердого тіла, захоплюється частинками і переміщається разом з ними. Поверхня, по якій відбувається переміщення, називається поверхнею ковзання. Величина стрибка потенціалу на кордоні фаз, що знаходяться в русі щодо один одного при електрофорезі і в броунівському русі тобто на поверхні ковзання, називається електрокінетичних або # 950; -потенціалом (дзета - потенціал).

# 950; - потенціал зазвичай менше # 966; - потенціалу, так як є його частиною. Значення електрокінетичного потенціалу визначається товщиною дифузного шару: чим вона менша, тим менше # 950; - потенціал. Товщина дифузного шару, в свою чергу, залежить від концентрації в системі противоионов і їх заряду. Чим вище заряд противоионов і більше їх концентрація, тим більше противоионов знаходиться в адсорбционном шарі і менше залишається в дифузному. Це призводить до зменшення # 950; - потенціалу. У більшості випадків він є мірою стійкості колоїдної системи: стабільні колоїдні системи мають значення електрокінетичного потенціалу ± (50 - 70) мВ, при зниженні # 950; - потенціалу до ± 30 мВ (критичний дзета - потенціал) настає коагуляція, тобто злипання частинок і руйнування колоїдної системи.

Термодинамічний і електрокінетіческій потенціали залежать від температури. З одного боку, з підвищенням температури посилюється дифузія противоионов і товщина дифузного шару зростає, що призводить до збільшення # 950; - потенціалу; з іншого боку - посилюється десорбція потенциалопределяющих іонів. Цей процес призводить до зменшення термодинамічної # 966; - потенціалу і, отже, його складової частини - електрокінетичного потенціалу.