3.4. Факторы, влияющие на электрокинетический потенциал

Электрокинетический потенциал – важнейшая характеристика ДЭС, так как характеризует величину заряда коллоидной частицы, определяет возможность и скорость относительного перемещения дисперсной фазы и дисперсионной среды, интенсивность электрокинетических явлений, устойчивость золей.

Величина потенциала определяется величиной потенциала (поскольку потенциал – часть поверхностного потенциала) и толщиной ДЭС: чем выше потенциал и шире ДЭС (чем больше противоионов сконцентрировано в диффузионной части), тем больше потенциал.

На величину потенциала влияют:

• температура;

• добавки электролитов;

• рН среды;

• природа дисперсионной среды.

3.4.1. Влияние температуры

С ростом температуры, с одной стороны, увеличивается диффузия противоионов, ДЭС расширяется, потенциал по абсолютному значению возрастает; с другой стороны – усиливается десорбция потенциалопределяющих ионов, потенциал уменьшается, а, следовательно, снижается и потенциал. В зависимости от того, какая составляющая преобладает, потенциал может либо возрастать, либо убывать, это определяется индивидуальными особенностями конкретной коллоидной системы. Как правило, доминирует первая составляющая.

3.4.2. Влияние электролитов

По характеру воздействия на потенциал ядра ( потенциал) электролиты подразделяют на индифферентные и неиндифферентные.

Индифферентные (безразличные) электролиты не имеют ионов, способных достраивать кристаллическую решетку коллоидной частицы. Поэтому такие электролиты не могут существенно изменить потенциал ядра коллоидной частицы ( потенциал).

Электролиты, добавление которых к золю, вызывает изменение потенциала ядра, называют неиндифферентными. Один из ионов неиндифферентных электролитов (неиндифферентный ион) способен достраивать кристаллическую решетку коллоидной частицы. Этот ион либо входит в состав агрегата, либо может образовать малорастворимое соединение с потенциалобразующим ионом.

Например, для положительного золя (44)

(44)

индифферентными электролитами являются , , неиндифферентными – , , .

Влияние индифферентных электролитов

При добавлении к золю индифферентных электролитов возможны 2 случая.

1. В систему вводится электролит, один из ионов которого одинаков с противоионами. Например, к золю (44) добавляется .

Потенциал ядра при этом не изменится, следовательно, не изменится общее число противоионов, необходимых для его компенсации, но изменится их распределение в ДЭС. С ростом концентрации электролита, количество противоионов в адсорбционном слое возрастает при неизменной толщине слоя, в диффузионном слое, напротив, уменьшается. В результате диффузионный слой сжимается, потенциал по абсолютной величине снижается.

При определенной концентрации электролита ДЭС сжимается до толщины адсорбционного слоя, диффузионный слой исчезает, т.е. все необходимое для компенсации потенциала ядра количество противоионов находится в адсорбционном слое. потенциал становится равным нулю, что отвечает изоэлектрическому состоянию системы. При этом формулу мицеллы можно записать так:

.

Влияние концентрации индифферентного электролита на структуру ДЭС и потенциал показано на рис. 32 и 33. Электрокинетический потенциал с увеличением концентрации электролита плавно снижается до нуля.

2. В золь вводится электролит, содержащий ион, отличный от противоионов, входящих в ДЭС мицеллы золя. В данном случае структура ДЭС будет зависеть от адсорбционной способности ионов, которая, в свою очередь, зависит от заряда иона, его радиуса и степени гидратации (см. раздел «Ионная адсорбция»). Если адсорбционные способности противоиона и вводимого иона близки, происходит сжатие ДЭС и снижение потенциала вплоть до нуля, как в первом случае.

Если же адсорбционная способность вводимого иона значительно выше (например, больше заряд), возможна перезарядка коллоидной частицы, т.е. потенциал изменит свой знак при постоянном значении потенциала.

Например, если к отрицательному золю (43)

(43)

добавить , ионы железа будут конкурировать с ионами калия за нахождение в адсорбционном слое. Адсорбционная способность значительно выше, чем у . В результате ионного обмена в адсорбционном слое ( на ) ионов может оказаться столько, что они не только полностью скомпенсируют заряд потенциалопределяющих ионов, но и окажутся в избытке, придавая потенциалу положительный заряд. Потенциал ядра останется прежним, так как ион не способен достраивать кристаллическую решетку и, следовательно, выступать в роли потенциалопределяющих ионов (рис. 34, 35).