Главная страница

Межфазнойповерхности


Скачать 0.84 Mb.
НазваниеМежфазнойповерхности
Дата07.01.2022
Размер0.84 Mb.
Формат файлаpdf
Имя файлаdisp.pdf
ТипДокументы
#325303
страница1 из 3
  1   2   3


Дисперсные системы
гетерогенные системы,
состоящие из дисперсионной среды (Д. с.) - растворителя, и дисперсной фазы (Д.ф.) – растворенного вещества.
Характерным свойством дисперсной системы является наличие большой
межфазной
поверхности,
поэтому свойства поверхности для нее являются определяющими.

Для характеристики дисперсной системы используют следующие величины:
1. Поперечный размер частиц дисперсной фазы (а).
[а] = м.
Для сферических частиц - это диаметр сферы (d), для частиц, имеющих форму куба - ребро куба (ℓ)
2. Дисперсность (Д) - величина, обратная поперечному размеру частиц:
Д = , м
-1

3. Удельная поверхность (S
уд
). Это межфазная поверхность (S
1,2
) в расчете на единицу объема дисперсной фазы (V) или её массы (m):
V
S
2
,
1
m
S
2
,
1
Для системы, содержащей сферические частицы с радиусом r, получим:
d
6
r
3
r
3
/
4
r
4
V
S
3 2
2
,
1
=
=
π
π
=
S
уд.
=

Для системы с кубическими частицами с ребром ℓ
имеем:
S
уд.
=
l l
l
6 6
3 2
=
В общем случае: S
уд.
= K∙
= K∙Д, где К - коэффициент, зависящий от формы частиц (для сферических и кубических частиц К = 6).
Согласно уравнению удельная поверхность прямо пропорциональна дисперсности Д и обратно пропорциональна размеру частиц а. С повышением дисперсности (раздробленности) системы S
yд.
резко возрастает.

Классификация дисперсных систем.
В основе существующих классификаций лежат различные свойства дисперсных систем.
Наиболее распространена классификация дисперсных систем по следующим признакам:
q По размеру частиц дисперсной фазы.
q По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.
q
По степени взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой.
q
По наличию взаимодействия между частицами дисперсной фазы.
q
По размеру частиц дисперсной фазы.
1. Микрогетерогенные
(Грубодисперсные системы)
>10
-7
м или >100 нм
2. Ультрамикрогетерогенные:
коллоидные растворы (золи).
≈ 10
-7
- 10
-9
м, 1 - 100 нм
3. Молекулярно-ионнодисперсные:
истинные растворы низкомолекулярных соединений (НМС)
< 10
-9
м, < 1 нм

Размер Название систем
Основные признаки дисперсных систем
> 10
-7
Микрогетеро-
генные
грубодисперсные:
эмульсии,
суспензии,
аэрозоли, пены.
гетерогенные;
частицы не проходят через бумажный
фильтр и ультрафильтры;
частицы видны в оптический микроскоп;
неустойчивы кинетически и термодинамич.
мутные;
10
-7
– 10
-9
Ультрамикро-
гетерогенные:
коллоидные
растворы (золи).
гетерогенные;
частицы проходят через бумажный фильтр
и не проходят через ультрафильтры;
частицы
не
видны
в
оптический
микроскоп,
видны
в
электронный
микроскоп и ультрамикроскопом;
относительно
устойчивы
кинетически,
неустойчивы термодинамически;
прозрачные, опалесцирующие – рассеивают
свет (дают конус Фарадея-Тиндаля)

< 10
-9
Молекулярноионно-
дисперсные:
истинные растворы
низкомолекулярных
соединений (НМС)
гомогенные;
частицы
проходят
через
бумажный
фильтр
и
ультрафильтры;
частицы
не
видны
в
современные микроскопы;
устойчивы термодинамически
и кинетически;
прозрачные, не дают конус
Фарадея-Тиндаля
(оптически
пусты).

Дисперсионная
среда
Дисперсная
фаза
Условное
обозначение
Примеры
дисперсных
систем
Газ
(аэрозоли)
Газ
Жидкость
Твердое тело
Г / Г
Ж / Г
Т / Г
Отсутствует
Туман, облака
Дым, пыль,
порошки
Жидкость
(лиозоли
)
Газ
Жидкость
Твердое тело
Г / Ж
Ж
1
/ Ж
2
Т / Ж
Пена
Эмульсии
Взвеси,
суспензии
Твердое тело
(солидозоли)
Газ
Жидкость
Твердое тело
Г / Т
Ж / Т
Т
1
/ Т
2
Пемза, хлеб
Почва, грунт
Минералы,сплавы
qПо агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды:

Лиофобные системы:
коллоидные
растворы,
суспензии,
эмульсии, пены, аэрозоли
Слабое взаимодействие между д.ф. и
д.с.
Образуются за счет энергии извне
Термодинамически неустойчивы
Для
устойчивости
необходим
стабилизатор
Лиофильные системы:
растворы
коллоидных
ПАВ
и
высокомолекулярных
соединений (ВМС)
Сильное взаимодействие между д.ф.
и д.с.
Образуются самопроизвольно
Термодинамически устойчивы
Устойчивы без стабилизатора
q По степени взаимодействия дисперсной фазы
с дисперсионной средой
(по межфазному взаимодействию):
q По наличию взаимодействия между частицами
дисперсной фазы:
Свободнодисперсные системы:
лиозоли, суспензии, эмульсии,
аэрозоли.
Связнодисперсные системы:
студни, пористые
капиллярные системы
Частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут свободно перемещаться в объеме дисперсионной среды.
Частицы дисперсной фазы имеют между собой устойчивые связи,
образуя сплошную структуру (сетку каркас),
внутри которой заключена дисперсионная среда
v
Все сложные лекарственные формы по своей природе являются разнообразными
дисперсными системами.
v
При изготовлении решают две основные задачи:
üоптимальное
диспергирование
лекарственного вещества или нескольких веществ;
üравномерное
распределение
диспергированного вещества в массе носителя или других компонентов.

Лиофобные коллоидные растворы (золи).
Представление о коллоидах как об особой группе веществ появилось в науке в середине XIX века.
Итальянский ученый Ф.Сельми в 1845 году
обратил внимание на аномальные свойства некоторых растворов.
Изучая свойства смесей из воды, хлорида серебра,
берлинской лазури и серы он установил, что при определенных условиях образуются системы,
по внешнему виду похожие на растворы.
Но в отличие от водных растворов хлорида натрия ,
сульфата
меди и других солей эти системы не образуются самопроизвольно. Подобные системы были названы им «псевдорастворами».

Позже английский ученый М.Фарадей разгадал секрет алхимиков - «растворение» золота в воде и открыл отличительный признак «псевдорастворов» - сильное рассеяние света.
Английский химик Грэм подробно исследовал свойства этих растворов и установил, что растворенные в них вещества не проходят через пористые мембраны,
выпадают в осадок от прибавления к ним небольших количеств солей и медленно диффундируют.
Он назвал их по типичному представителю этой группы веществ - клею (от греч. kolla - клей)
коллоидами
или
клееподобными
веществами в
отличие от обычных растворов низкомолекулярных соединений - кристаллоидов.

В начале XX века русский ученый П. П.
Веймарн экспериментально показал, что одно и то же вещество может в
одних условиях обладать свойствами истинных растворов, а в других условиях образовывать коллоидные растворы.
Поэтому правильнее говорить не о коллоидном веществе, а о коллоидном состоянии вещества.
Например,
при растворении
в
воде
низкомолекулярного вещества
хлорида
натрия
самопроизвольно образуется истинный раствор, а при растворении его в бензоле, можно получить
коллоидный раствор хлорида натрия.

Коллоидные системы играют огромную роль в человеческой жизни.
В биологических жидкостях организма ряд веществ (фосфаты, жиры, липиды) находятся в коллоидном состоянии.
Биологические объекты (мышечные и нервные клетки, кровь и др. биологические жидкости) можно рассматривать как коллоидные растворы.
Дисперсионной средой крови является плазма
- водный раствор неорганических солей и белков.
Дисперсных
фаз
несколько
- это разновидности форменных элементов: эритроциты,
лейкоциты,
тромбоциты,
а также коллоидные частицы малорастворимых ве ществ.

Получение золей.
Растворы лиофобных коллоидов не образуются самопроизвольно. Для получения лиофобных коллоидов необходимы условия:
1. Дисперсная фаза должна быть плохо растворимой или практически нерастворимой в дисперсионной среде;
2. Размер частиц должен быть 10
-9
– 10
-7
м
(коллоидная дисперсность);
3.
Необходим стабилизатор,
обеспечивающий устойчивость коллоидной системы
(небольшой избыток одного из реагентов; ПАВ или ВМС);

Коллоидные системы по дисперсности занимают промежуточное положение между грубодисперсными
системами и истинными растворами, поэтому их получают двумя противоположными методами:
1. диспергирования (уменьшения размера частиц дисперсной фазы);
2. конденсационным (объединением молекул и ионов в истинных растворах в более крупные коллоидные частицы).






→

ван и е ко н д ен си р о
I. Методы диспергирования:
1. - механическое дробление;
2. - дробление ультразвуком ;
3. - электрический метод ;
4. - метод пептизации.

II. Методы конденсации
физические методы:
а - метод замены растворителя
б - метод конденсации паров
химические методы:
- реакции восстановления
(Ag
2
O+H
2
→ 2Ag↓ +H
2
O)
- реакции окисления
(2H
2
S + SO
2
→ 3S↓ + 2Н
2
О)
- реакции обмена
(СuСl
2
+ Na
2
S → CuS↓ + 2NaCl)
- реакции гидролиза
(FеСl
3
+ЗН
2
O → Fe(OH)
3↓
+3HCI)

МЕТОДЫ ОЧИСТКИ КОЛЛОИДНЫХ
РАСТВОРОВ:
Диализ

Электродиализ

Ультрафильтрация

Компенсационный диализ
(вивидиализ) - АИП

Молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем,
как и
обычных растворов
НМС,
обнаруживаются в таких явлениях, как:
Øброуновское движение,
Øдиффузия
Øосмос.
Молекулярно-кинетические свойства
коллоидных растворов.
Броуновское движение - это хаотическое непрерывное движение частиц дисперсной фазы под действием ударов частиц дисперсионной среды, находящихся в молекулярно-тепловом движении.

Коллоидная частица, совершая зигзагообразно- поступательное движение, изменяет направление

10
14
раз за 1 с.

Среднее смещение за некоторое время τ
вычисляют по уравнению А.Эйнштейна и
М.Смолуховского:
=
где Д - коэффициент диффузии.
Интенсивность броуновского движения
изменяется в зависимости от:
1) Температуры: чем ↑ t, тем ↑.
2) Вязкости дисперсионной среды: чем ↓ вязкость, тем ↑;
3) размеров частиц: чем ↓ размер, тем ↑ интенсивность броуновского движения.

Диффузия - это самопроизвольный процесс
выравнивания концентрации частиц по всему объему раствора.
Ø
Причиной диффузии,
с позиций
термодинамики, является стремление системы к максимальной энтропии.
ØПротекает под влиянием теплового (броуновского)
движения.
ØПроцесс необратим.
ØДиффузия прекращается, когда концентрация (и химический потенциал) частиц станет одинаковой по всему объему раствора.

I закон Фика.
Масса (m) вещества, продиффундировавшая за время τ из первого слоя с концентрацией c
1
в другой слой, в котором концентрация его с
2
, при расстоянии между слоями ∆х прямо пропорциональна площади поверхности S, через которую идет диффузия,
промежутку времени τ, разности концентраций ∆с, и обратно пропорциональна расстоянию между слоями:
m = Д ∙ S ∙ ∙ или





−
=
dx dc
DS
dt dm где Д - коэффициент диффузии (коэффициент пропорциональности).

Коэффициент диффузии численно равен массе вещества, которое диффундирует в единицу времени через единицу площади при градиенте концентрации, равном 1 (физический смысл
величины D).
Коэффициент диффузии сферических частиц определяют по уравнению Эйнштейна:
где N
А
- число Авогадро;
R - универсальная газовая постоянная;
Т - температура, К;
η - вязкость дисперсионной среды, Н∙с/м
2
;
r - размер диффундирующей частицы, м.
N
r
η
π
6
RT
D
A




=

Уравнение Энштейна является одним из основных в коллоидной химии для определения размеров коллоидных частиц и
молекулярной массы полимеров по величине D.
Молекулярную массу вещества определяют по формуле:
ρ – плотность вещества дисперсной фазы (полимера)
М = 4/3 πr
3
ρN
A

Осмос. Осмотическое давление (Р
осм.
)
Осмос
происходит при разделении двух растворов различной концентрации или раствора и чистого растворителя полупроницаемой мембраной.
Наблюдается
движение
растворителя
из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей концентрацией.
Этот процесс в термодинамической трактовке обусловлен
ростом
энтропии
системы,
а в
кинетической - избыточным числом ударов молекул растворителя о мембрану со стороны более разбавленного раствора.

Как и в истинных растворах, Р
осм.
коллоидных растворов пропорционально концентрации их растворов:
где C
v
- частичная концентрация
(число коллоидных частиц в единице объема)
RT
осм
A
V
N
C
P

=

Частичная концентрация определяется отношением массы дисперсной фазы m
д.ф.
в объеме V
pacтвopa
к массе m коллоидной частицы:
V
раствора частицы v

=
коллоидной
д.фазы
m
m
C
Коллоидные растворы имеют низкое Р
осм.

Например, Р
осм.
1% раствора золя
золота при 20°С равно 0,045 кПа,

Р
осм.
1% раствора сахарозы при тех же условиях составляет 72,5 кПа.

ü
C
v

где r - размер коллоидных частиц.
↑ размера частиц в 2 раза - ↓ Р
осм.
в 8 раз.
ü Непостоянство величины Р
осм.
во времени. Это объясняется агрегацией коллоидных частиц,
в результате которой размер частиц возрастает, а суммарное число их - уменьшается.
ü
Молекулярно-кинетические
свойства
присущи не только истинным растворам, но и
коллоидным.
Нет качественных различий в их молекулярно- кинетических свойствах.
Различия только
количественные, обусловленные различием размера частиц.
3
r
1

Седиментация
- это процесс оседания
частиц дисперсной фазы в дисперсионной
среде под действием силы тяжести.
На частицы дисперсной фазы в растворе действуют: v сила тяжести;
v сила трения.
Сила тяжести по закону Архимеда:
где
F
m
- сила тяжести, кг∙м/с
2
;
r - радиус частицы дисперсной фазы, м;
ρ и ρ
0
- плотность частиц д.ф. и д.с., кг/м
3
;
g - ускорение силы тяжести (9,8 м/с
2
).
g
r
F
m
)
(
3 4
0 3
ρ
ρ
π

=

Сила трения (F
тр.
),
действующая на сферическую частицу, согласно закону Стокса:
F
тр
= 6 ∙ π ∙ r ∙ η ∙ υ
где η - вязкость дисперсионной среды, Па∙с;
υ - скорость движения частицы, м/с;
r - радиус частицы дисперсной фазы, м.
Если F
m
= F
ТP
, то седиментация частиц дисперсной фазы происходит с постоянной скоростью:
g
r




=
)
(
9 2
0 2
ρ
ρ
η
υ

Способность к седиментации часто выражают через константу седиментации (К
сед
):
1/К
сед.
- это мера кинетической устойчивости
дисперсной системы.
g
K
=
ñåä
υ

Состояние, при котором скорость диффузии равна скорости оседания, называется седиментационно-
диффузионным равновесием.
Если при установлении седиментационного равновесия основная масса частиц дисперсной фазы за небольшое время окажется в осадке, то систему считают седиментационно-неустойчивой.
Седиментации противодействует диффузия,
которая стремится выравнять концентрацию частиц дисперсной фазы по всему объему дисперсионной среды.
Коллоидные растворы - седиментационно-
относительно устойчивые.

Скорость седиментации коллоидных частиц сильно увеличивается,
если использовать
центрифуги
и
ультрацентрифуги.
В
ультрацентрифугах центробежная сила в сотни тысяч + млн. раз больше g.
Центральной частью центрифуги является ротор с частотой вращения 60 000
об/мин. и выше.
С помощью центрифугирования можно определять размер коллоидных частиц;
разделять смесь белков, нуклеиновых кислот,
полисахаридов и гормонов; выделять из растений и биосред организма биологически активные вещества.

Оптические свойства дисперсных систем.
Свет, проходя через дисперсную систему, может:
Ø преломляться,
Øотражаться,
Øпоглощаться или рассеиваться.
Зависит это от соотношения между размером частиц дисперсной фазы и длиной волн (λ)
падающего света (белый свет имеет длины волн
(3,6 ÷7,6∙10
-7
м).
Ø В истинных растворах частицы растворенного вещества имеют размеры меньше, чем длины волн видимого света, поэтому они пропускают свет
(оптически пусты) и являются прозрачными.

ØГрубодисперсные системы, размеры частиц в которых больше 10
-6
м, т.е. значительно превышают λ
видимого света, отражают свет и поэтому мутные.
ØРазмер коллоидных частиц ≈ λ падающего света.
Поэтому для коллоидов характерно дифракционное
рассеяние света. Световая волна изгибает коллоидную частицу. Свет рассеивается, и частица становится вторичным источником света. Рассеяние света можно наблюдать при
боковом
освещении коллоидного раствора: в случае точечного источника света - в виде светящегося конуса (эффект Фарадея-Тиндаля) , а при обычном боковом освещении - в виде голубоватой
опалесценции раствора. По конусу легко отличить коллоидные растворы от истинных.

Рис. Эффект Фарадея-Тиндаля.
1) - источник света;
2) - коллоидный раствор;
3) - направление наблюдения
3

Закон светорассеяния: (Рэлей)
Интенсивность рассеянного света (J) прямо
пропорциональна
интенсивности
падающего
света (J
O
), частичной концентрации золя (С
V
),
квадрату объема коллоидной частицы (V) и
обратно пропорциональна длине волны падающего
света (λ) в четвертой степени:
где К - константа.

К зависит от соотношения показателей преломления дисперсной фазы (n
1
) и дисперсионной среды (n
0
):
2 2
0 2
1 2
0 2
1 3
n
2
n n
n
24
K




+

π
=
Интенсивность рассеянного света тем больше, чем больше различаются показатели преломления коллоидной частицы и среды (при равенстве показателей преломления рассеяние света может отсутствовать).

Уравнение Рэлея справедливо при условиях:
üчастицы имеют сферическую форму и не поглощают свет, т.е. бесцветны;
üколлоидный раствор является разбавленным
(расстояние между частицами больше длин волн падающего света).
Из уравнения Рэлея видно:
ØЧем ↓ λ, тем ↑ рассеяние. (Поэтому сильнее рассеиваются короткие волны
(голубая часть спектра). Этим объясняется голубоватая окраска многих бесцветных золей при наблюдении сбоку и желтовато-красная - в проходящем свете.

Явление рассеяния света коллоидными частицами использовано в приборах ультрамикроскопах. У них pазрешающая способность,
как в
обычных микроскопах, но используется боковое освещение и темный фон.
В
результате дифракции света коллоидные частицы обнаруживаются в
виде светящихся точек. Интенсивность рассеянного света зависит от концентрации золя, размеров и формы коллоидных частиц.
Ультрамикроскопию
применяют при исследовании крови, лимфы, вакцин, для контроля чистоты инъекционных растворов, воды и воздушной среды,
можно определить форму и
размер коллоидных частиц.

Ø
Более точно о форме и размерах коллоидных частиц можно судить с помощью электронного
микроскопа. В нем используются не лучи света, а
поток электронов. Источником электронов служит вольфрамовая проволока, которая при накаливании испускает электроны. Стеклянные линзы заменены магнитными или электрическими полями. Микроскоп дает увеличение до 900 000 раз.
ØЧем ↓ размер частиц, тем ↑ поглощаются короткие волны.
Этим определяется различный цвет окрашенных золей (золота, рубина и др.).
Ø Белые золи не поглощают свет.

Определение формы и размеров коллоидных
частиц.
Форму коллоидных частиц можно определить при помощи ультрамикроскопа. Если частицы ассиметричны, то они обладают переменной яркостью.
Шарообразные частицы обладают постоянной яркостью.
Размеры коллоидных частиц можно определить:
v по коэффициенту диффузии (по уравнению
Эйнштейна);
v с помощью ультрамикроскопа:
в определенном объеме (V) поля зрения микроскопа подсчитывают число частиц (n),
равное числу светящихся точек.
v нефелометрически. Метод основан на сравнении светорассеяния стандартного коллоидного раствора
(с известным радиусом частиц) и исследуемого золя той же массовой концентрации.
v
ультрацентрифугированием;
Скорость
седиментации
частиц в
ультрацентрифуге рассчитывают по уравнению:
заменив в нем g на w
2
x, где w - угловая скорость вращения ротора центрифуги;
х - расстояние от частицы до оси вращения.
v
на молекулярных ситах - метод гельфильтрации.
g
r
u




=
)
(
9 2
0 2
ρ
ρ
η

Электрические свойства дисперсных систем.
Электрокинетические явления.
Характерны для систем, в которых на границе раздела фаз имеется двойной электрический слой
(ДЭС).
При воздействии постоянного электрического тока на дисперсную систему можно наблюдать перемещение дисперсной фазы
(Д.ф.)
и дисперсионной среды (Д.с.) относительно друг друга.
1807г. Ф.Ф.Рейсс. (профессор Московского
университета)
Рейсс проводил такой опыт: в сырую глину помещались две стеклянные трубки, в которые наливалась вода и опускались электроды (рис.).

Рис. Опыт Рейсса.
При пропускании постоянного тока в анодном пространстве вода становилась мутной (частицы глины передвигались к положительному электроду), а в катодной трубке вода оставалась прозрачной, но уровень ей повышался.

Направленное
движение
частиц
дисперсной
фазы
под
действием
электрического
поля
называется
электрофорезом.
Движение
дисперсионной
среды
в
постоянном электрическом поле называется
электроосмосом
.
При наличии неподвижной капиллярно-пористой перегородки (в опыте Рейсса - это влажная глина) под действием постоянного электрического поля передвигаются дисперсионная среда (электроосмос) и дисперсная фаза (электрофорез).

1859 г. немецкий ученый Квинке
обнаружил, что при течении воды под давлением через пористые материалы - М (глина, песок, графит и др.) возникает разность потенциалов - потенциал
протекания (рис.).
Рис. Схема установки для наблюдения
за потенциалом протекания.

2) 1878 г. Дорн установил, что при оседании частиц песка в сосуде с водой гальванометр (Г)
фиксирует наличие тока (рис.). Это явление,
обратное электрофорезу, получило название
потенциал седиментации.
Рис. Схема прибора Дорна.

Ø
Эти явления получили название
электрокинетических явлений.
Ø
Причина электрокинетических явлений - наличие
двойного
электрического
слоя
(ДЭС) на границе раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Механизм образования ДЭС у коллоидных частиц.
ДЭС на границе раздела фаз возникает двумя основными путями:
1.
За счет избирательной адсорбции.
При этом возможны два случая:
а)
Избирательная адсорбция ионов, которые способны достраивать кристаллическую решетку частиц дисперсной фазы в соответствии с правилом Панета-Фаянса.
Правило ПАНЕТА-ФАЯНСА:
кристаллическую решетку ядра достраивает тот
ион, который находится в растворе в избытке и
содержится в агрегате или родственен ему.

б)
Избирательная адсорбция без достройки
кристаллической решетки. Примером может служить образование ДЭС на частицах парафина,
диспергированного в
разбавленном водном растворе
КОН.
ДЭС
образуется за счет избирательной адсорбции гидроксильных ионов,
которые обладают большей адсорбционной способностью, чем ионы щелочного металла:
Рис.

2.
За счет ионизации поверхности
кристалла твердой частицы.
Таким путем возникает ДЭС на частицах водного золя SiО
2
. Поверхность кристаллов оксида
SiО
2
частично гидратируется.
Образуется H
2
SiО
3
, способная ионизироваться:
H
2
SiО
3
↔ H
+
+ HSiО
3
-
Ионы
HSiО
3
-
,
«родственные»
SiО
2
,
избирательно адсорбируются на поверхности
SiО
2
, придавая ей отрицательный заряд, а ионы водорода переходят в раствор.

Рис. ДЭС на поверхности частиц SiО
2

Строение двойного электрического слоя.
Потенциалы ДЭС.
ДЭС состоит из потенциалопределяющих ионов
(ПОИ),
прочно связанных с
поверхностью дисперсной фазы,
и
эквивалентного количества противоположно заряженных ионов (ПРИ), находящихся в дисперсионной среде.
Между Д.Ф. и Д.С. возникает разность потенциалов
- межфазный или
электротермодинамический потенциал (φ).

-
ПРИ имеют конечные размеры, поэтому не могут подходить к твердой дисперсной фазе ближе, чем на расстояние радиуса одного иона.
-
Слой ПРИ, которые компенсируют заряд твердой поверхности, состоит из двух частей:
адсорбционного слоя и диффузного слоя.
-
Адсорбционный слой
ПРИ
плотно прилегает к заряженной поверхности твердой частицы и имеет толщину, равную примерно диаметру гидратированного противоиона.

ПРИ адсорбционного слоя прочно связаны с заряженной твердой частицей адсорбционными и электростатическими силами.
ПРИ диффузного слоя притягиваются к заряженной частице только за счет электростатических сил, поэтому отрываются от неё при движении.
На
границе
скольжения
между
адсорбционной и диффузной частями ДЭС
коллоидной частицы возникает
электрокинетический - дзета (ξ) потенциал.

Образование ДЭС коллоидной частицы AgJ
при взаимодействии разбавленных водных растворов AgNO
3
и KI, взятого в избытке, (ионы которого J
-
и К
+
выполняют роль стабилизатора).
По правилу Панета-Фаянса на твердой фазе
(кристаллах
AgJ)
будут адсорбироваться
«родственные ионы» — J
-
. Это (ПОИ). Они образуют внутреннюю обкладку ДЭС и создают отрицательный по знаку
,
а по величине –
электротермодинамический потенциал (φ).
AgNO
3
+ KI → AgI↓ + KNO
3

Ø
Ионы К
+
- (ПРИ) образуют внешнюю часть
ДЭС. Часть ПРИ К
+
располагаются близко от твердой поверхности AgJ и составляют с ПОИ
плотный адсорбционный слой.
Ø
Остальные ПРИ К
+
под влиянием теплового движения образуют диффузную часть ДЭС.
Ø
В адсорбционном слое
электротермодинамический потенциал (φ)
падает линейно, в диффузном слое постепенно.

ДЭС отрицательно заряженной частицы AgJ:
Рис. Двойной электрический слой:
а) – распределение зарядов;
б) – падение электротермодинамического потенциала.

Строение мицелл лиофобных коллоидных
растворов
Структурной единицей лиофобных
коллоидов является мицелла.
Мицелла состоит из электронейтрального
агрегата и ионогенной части.
Агрегат состоит из некоторого числа m молекул малорастворимого вещества дисперсной фазы.
Ионогенная часть - это адсорбционный и диффузный слои ДЭС.
Рассмотрим строение мицеллы коллоидного раствора AgJ (стабилизатор KJ).
агрегат - это m[AgJ].
Агрегат m[AgJ] вместе с ПОИ (ионы J
- в количестве n ионов) составляют ядро мицеллы, её твердую фазу,
схематично представляемую так:
мицеллы ядро nJ
]
AgJ
[
m


Часть противоионов — (n - х) катионов К
+
,
вместе с ядром составляют гранулу:
ранула г
}
K
)
x n
(
nJ
]
AgJ
[
m
{
X

+





Знак заряда гранулы определяют
ПОИ. Заряд гранулы равен сумме зарядов
ПОИ и ПРИ адсорбционного слоя.
Гранула с окружающим её диффузным слоем (х катионов К
+
,
необходимых для
компенсации заряда ПОИ) образуют мицеллу.
В отличие от гранулы заряд мицеллы равен нулю.

KI взят в избытке n моль;
n KI → n K
+
+ n I
-
Противоионы
Х – не вошли в
адсорбционный слой
ПОИ
{ m (AgI)
агрегат
• n I
-
ПОИ
ядро
• (n - x) K
+
  1   2   3


написать администратору сайта