4. Электрические свойства коллоидных систем

Знание строения мицеллы коллоидной частицы, помогает найти знак заряда иона-стабилизатора и всей коллоидной частицы. Зная знак заряда коллоидной частицы, можно предсказать влияние электролитов на коагуляцию (правило значности и валентности Шульце-Гарди), возможность взаимной коагуляции золей, условия пептизации.

Удобно сначала усвоить написание схемы строения мицеллы для золя, полученного по реакции обмена. При этом необходимо:

1. Записать уравнение реакции, приводящее к получению золя, например: AgNO₃ + KCl AgCl↓ +KNO₃.

2. Установить состав ядра коллоидной частицы. Это вещество, образующее осадок AgCl; хлорид серебра имеет ионную кристаллическую решетку, состоит из ионов Ag⁺ и С1^-. Состав ядра – m AgCl (m – несколько, некоторое число).

3. Установить, какое из веществ находится в избытке. Как правило, в условии получения золя указаны концентрации и количества сливаемых растворов. Например, 10 мл 0,01 н раствора AgNO₃ и 5 мл 0,01 н раствора КCl. В избытке AgNO₃.

4. Сравнить ионы вещества, находящиеся в растворе в избытке, с ионами, входящими в состав ядра.

ядро – Ag⁺Cl^-,

по условию вещество в избытке – Ag⁺NO^-₃.

Одноименные или близкие по химической природе ионы могут быть ионами-стабилизаторами (потенциалопределяющими ионами), ионы-стабилизаторы в данном случае Ag⁺.

5. Записать выделенные две части мицеллы – ядро и слой потенциалопределяющих ионов. В нашем случае это m(AgCl)nAg⁺.

6. Обратить внимание на заряд образующейся системы, в данном случае положительный.

7. Выбрать противоионы. Это тоже ионы вещества, находящиеся в избытке. В данном случае AgNO₃ дает:

8. Продолжить схему строения мицеллы, записав слой противоионов:

Противоионы взаимодействуют со слоем потенциалопределяющих ионов кулоновскими силами. Поэтому число этих ионов (n–х) несколько меньше количества потенциалопределяющих ионов (n).

9. Зафиксировать знак заряда записанной вами системы – коллоидной частицы

Поскольку п> {п—х), то вся система заряжена положительно.

10. Завершить запись мицеллы, указав диффузный слой, который состоит из остальных противоионов.

__адсорбционный___ __дифф.слой__

{m[AgCl]nAg⁺ (n-x)NO^-₃} xNO^-₃

Ядро потенциал- противоионы

определяющие

ионы

_________________________________

коллоидная частица

______________________________________________

Мицелла

Решение типовой задачи

Вычислить величину потенциала гидрозоля трехсернистого мышьяка, если градиент внешнего поля при электрофорезе составил 3,5 в/см, а скорость перемещения частиц золя равнялась 0,002 см/с.

Решение. потенциал, связанный с зарядом коллоидной частицы, – важнейшая характеристика устойчивости золя. Величину потенциала находят по данным электрофореза с использованием формулы:

= ,

где η — вязкость, пуазы;

u — скорость перемещения частиц, см/сек;

Н — градиент внешнего поля, В/см;

D — диэлектрическая проницаемость среды.

Подставляя в формулу π = 3,14, η (для воды) 0,01 пуаз, D воды 81 и учитывая множитель 300², получим:

= 139,55 u/Н.

Подставляя в формулы данные задачи, получим:

=139,55∙0,002:3,5=0,0797 B = 79,7 мB.

Вопросы для самопроверки

1. Какие оптические явления наблюдаются в коллоидных системах в отличие от истинных растворов?

2. Дайте объяснение эффекту Фарадея-Тиндаля. Как связано это явление с законом рассеяния света Рэлея?

3. В чем сущность закона рассеяния света Рэлея? Как на основе этого закона объясняются световые явления в коллоидных растворах?

4. Объясните сущность нефелометрии. Где применяются нефелометры?

5. Представьте строение мицеллы лиофобного золя. Каковы причины существования двойного электрического слоя мицеллы?

6. Какие скачки потенциалов выделяют в мицелле? В каком соотношении друг с другом они находятся?

7. Опишите строение мицеллы золя кремниевой кислоты. Какое значение имеет этот золь для образования минеральных почвенных коллоидов?

8. Что такое электрофорез? Как связана величина ξ - потенциала со скоростью электрофореза?

9. Что такое электроосмос? От каких факторов зависит величина электроосмоса?