12. Коллоидные растворы. Строение мицеллы. Устойчивость и коагуляция коллоидных растворов. Пептизация.

Золи, коллоидные растворы — это ультрамикрогетерогенные дисперсные системы, размер частиц которых лежит в пределе от 1 до 100 нм (10-9—10-7м).

В зависимости от дисперсионной среды золи бывают твердыми, аэрозолями (газообразная дисперсионная среда) и лиозолями (жидкая дисперсионная среда). В зависимости от природы среды лиозоли называют гидрозолями (вода), органозолями (органическая среда) или, более конкретно, алкозолями (спирты), этерозолями (эфиры) и др. 3оли занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами (суспензиями, эмульсиями).

Свойства

большая удельная поверхность;

адсорбция и плёнкообразование на поверхностях раздела;

агрегация как следствие взаимодействия частиц;

частицы на поверхнoсти обладают большей энергией, чем частицы внутри фазы.

Мицеллы — частицы в коллоидных системах, состоят из нерастворимого в данной среде ядра очень малого размера, окруженного стабилизирующей оболочкой адсорбированных ионов и молекул растворителя. Например, мицелла сульфида мышьяка имеет строение:

{(As2S3)m•nHS-•(n-x)H+}x-•хН+

Средний размер мицелл от 10−5 до 10−7см.

Строение мицеллы

а — § > 0; б — *г - 0 — изоэлектрическое состояние;

А — ад­сорбционный слой; Д — диффузионный слой;€-

термодинамический потенциал — электрокинетический

потенциал

Агрегативная устойчивость — способность системы

сохранять свою степень дисперсности. Устойчивость

кол­лоидных растворов связана с наличием одноименного

заряда у коллоидных частиц. Двигаясь, частицы сближаются,

при этом проявляются действие отталкивания одноименных

ядер частиц и действие притяжения за счет межмолеку­лярных

сил. В зависимости от того, какие силы преобла­дают, система

либо устойчива, либо частицы дисперсной фазы слипаются и

укрупняются.

Под воздействием различных факторов коллоидные рас­творы

способны разрушаться. Разрушение может сопровож­даться

слипанием отдельных частиц с образованием круп­ных агрегатов.

Такой процесс разрушения коллоидного рас­твора называется

коагуляцией. Коагуляция нарушает агре-гативную

устойчивость коллоидного раствора, крупные агрегаты частиц

легк^л седиментируют под действием гравитационных сил.

Причиной коагуляции могут быть самые разнообразные факторы:

изменение температуры и концентрации кол­лоидного раствора,

его старение, механические воздействия, введение в раствор

золей с противоположным знаком за­ряда, добавление

электролитов.

Пептизация — расщепление агрегатов, возникших при коагуляции дисперсных систем, на первичные частицы под действием жидкой среды (например, воды) или специальных веществ — пептизаторов. Пептизация — один из способов получения коллоидных растворов, применяется в технике при получении высокодисперсных суспензий глин и других веществ.

13. Понятие об электрокинетическом потенциале. Электрокинетические явления в коллоидных системах.

В коллоидном растворе частицы находятся в постоянном движении, поэтому

диффузный (очень размытый) слой В несколько отстает от частицы, и часть

ионов этого слоя отрывается. В резуль­тате наблюдается декомпенсация зарядов,

коллоидная частица становится отрицательно заряженной, а окружа­ющий ее

раствор приобретает положительный заряд. Возникающий при этом потенциал

называется элект­рокинетическим потенциалом частицы (обозначается

$ -потенциал, читается — дзета-потенциал).

Если поместить золь в постоянное электрическое поле, то, как и в растворах электролитов, заряженные частицы будут двигаться к противоположно заряженным электродам: коллоидная частица с адсорбированными на ней противоионами – в одну сторону, противоионы диффузного слоя – в другую. Сила, с которой электрическое поле действует на частицы и, следовательно, скорость движения частиц, очевидно, будет пропорциональна ζ-потенциалу. Движение частиц дисперсной фазы в электрическом поле называется электрофорезом. Явление электрофореза можно наблюдать, поместив в U-образную трубку какой-либо окрашенный золь, поверх которого налит не смешивающийся с золем бесцветный электролит. Если опустить в электролит электроды и наложить разность потенциалов, то граница окрашенного золя в одном из колен трубки будет подниматься, в другом – опускаться. Если поместить в U-образную трубку пористую перегородку (например, мелкий кварцевый песок) и заполнить её водой, то при наложении разности потенциалов в одном колене будет наблюдаться подъем уровня жидкости, в другом – его опускание. Движение дисперсной среды в электрическом поле относительно неподвижной дисперсной фазы (в рассмотренном случае – относительно поверхности пористых тел) называется электроосмосом. Явления электрофореза и электроосмоса получили общее название электрокинетических явлений.