Строение коллоидных частиц
На границе раздела фаз после выделения второй самостоятельной фазы может обрадоваться электрический заряд и электронный слой. Образование такого слоя возможно тремя способами:
|
|
|
т.е. диссоционный спосо.б в 1м и 2м случаях происходит обмен зарядами между фазами. |
|
Если фазы не могут обмениваться зарядами, но состоят из полярных молекул, то их взаимодействие на границе раздела фаз приводит к определенному ориентированию, т.е. ориентационной способ
|
Ориентационный способ. Для определения заряда на поверхности используем правило Кёна: Из двух соприкасающихся фаз положительно заряжается та, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость. Ионы, сообщающие заряд твёрдой фазе, называются потенциалопределяющими. Ионы, остающиеся в растворе и имеющие противоположный заряд, называются противоионы.
Рассмотрим строение
мицеллы гидрозоля сульфата бария.
,
полученного при смешении 55мл 0,9М(
и 50мл 1,6Н(
При написании мицеллы нужно следовать
правилам:
1) образования осадка:
=
v;
;
;
=
∙V=1,6∙50∙
=0,02моль
2) Реакция диссоциации электролита стабилизатора:. Выбор электролита стабилизатора.
Ва
→
+2
3) Выбрать потенциал-определяющий ион: Пот-Опред Ион - , противо-ион -
------адсорбция |
------------------- |
диффузионный слой |
|
|
2x |
[********ядро********] {************гранула
{__ ___ ___ ___ ___ |
(плотный слой) ***********}
___мицелла___ |
поверхность скольжения
___ ___ ___ ___ ___ } |
– термодинамический потенциал, заряд
твёрдой фазы при адсорбции на ней
потенциал-определяющих ионов.
Электрохимический или дзета-потенциал
при добавлении электролитов растворы дисперсных систем происходит изменение строения мицеллы
существуют две группы методов получения дисперсных систем:
1) конденсационные, основанные на достижение коллоидной степени дисперсности, путём агрегации атомов, ионов, молекул. Делятся на:
-химическую и физическую конденсацию
физическая конденсация:
а)конденсация из паров заключается в том, что диспергируемое в-во и растворитель одновременно конденсируется на холодной поверхности;
б)метод замены растворителя: истинный раствор диспергируемого вещества смешивается с жидкостью, в которой растворитель растворяется хорошо, а диспергируемое в-во плохо. В результате уменьшения его растворимости при замене растворителя, диспергируемое вещество выделяется в виде высокодисперсной фазы.
Химическая конденсация:
основана на переводе нерастворенных веществ в растворимое состояние при помощи химических реакций различного типа, с последующей агрегацией молекул.
(Пример: обмен, замедление, окисление, восстановление, и.т.п…)
- нерастворимые соединения →в высокодисперсную фазу
Методы диспергирования основаны на измельчения вещества до частиц коллоидных размеров.
Диспергирование – комплекс двух типов: физического и химического.
физическая – т.е. механическое измельчение
химическое диспергирование – пептизация – перевод в раствор свежеполученных осадков. ионы или молекулы пептизатора адсорбируются на частицах коллоидного остатка и образуют двойной электрический слой и сорбатную оболочку, что приводит к преодоления сил между молекул. Сцеплению между частицами коллоидного остатка.
Пептизацию различают:
1)адсорбционная –заключается в добавлении индифферентного (не вступающего в реакцию с осадками). К свежеполученному осадку гидроксида железа добавь Fe↓+ Fe→(нет реакции) Fe= +3, где - потенциал-определяющий ион.
∙3x
2)диссолюционная – заключается в добавлении электролита, не являющегося пептизатором, но образующего пептизатор в результате химического взаимодействия с осадом.
К свежеполученному осадку добавляем некоторое количество НСL, недостаточное для полного растворения осадка.
↓+HCL→FeOHCL+
FeOCL ↔+, где -ПОН и ПИ
∙x
Под устойчивостью коллоидных систем понимают способность сохранять своё состояние и свойства во времени. Песков показал, что следует рассматривать два вида устойчивости коллоидных систем:
- кинетическую
-агрегативная
Кинетическую устойчивость (седиментационная) – это способность системы сохранить равномерное распределение частиц дисперсной фазы по всему объёму дисперсной среды и противостоять седиментации (оседанию). Кинетическая устойчивость определяется размером кинетически активных частиц, т.к. частицы сравнительно малых размеров участвуют в броуновском движении.
Агрегатная (*) устойчивость характеризует способность системы противостоять агрегации (укрупнению)
Факторы устойчивости разделяются на термодинамические и кинетические: к термодинамическим факторам относят: электростатический, адсорбционно-сорбатный, энтрофильный. К кинетическим: структурно-механический, гидрро…(*)
- Электростатический фактор – участницы имеют одноименный заряд, приводящий к отталкиванию. этот фактор существует в золях и эмульсиях, стабилизированных в ионо-генными поверхностно активными веществами.
- Адсорбционно-сорбатный фактор действует в лиофильных и лиофобных дисперсных системах. Изменяет природу активности дисперсной фазы, т.е. превращает эту поверхность из лиофобной в лиофильную. (родства к дисперсионной среде нет) (*). Действие его заключается в образовании толстой сорбатной оболочки, вокруг частиц, препятствующих их слипанию. Характерен для растворов высокомолекулярных соединений и для стабилизированных эмульсий.
- Энтрофильный фактор обеспечивает равномерное распределение частиц дисперсионной фазы по всему объёму дисперсионной среды за счёт броуновского движения частиц. Существует в золях, где малый размер частиц не препятствует броуновскому движению и в обратных эмульсиях, стабилизированных поверхностно-активными веществами, имеющими длинные неполярные радикалы. Микроброуновское движение фрагментов радикалов способствует хаотичному распределению.
Действие кинетических факторов связано со свойствами дисперсионной среды: её плотностью и вязкостью.
Гидродинамический фактор заключается в следующем: между частицами дисперсной фазы существуют тонкие прослойки дисперсной среды. При сближении частиц между собой жидкость стремится вытечь из узкого зазора между частицами. Объёмная скорость истечения обратно-пропорциональна вязкости. При увеличении вязкости среды сопротивление прослойки жидкости к уменьшению толщины возрастает, что препятствует слипанию в жидкости. Действует в суспензиях и эмульсиях.
структурно-механический фактор существует только в стабилизированных дисперсных системах. Стабилизаторы образуют на поверхности частиц дисперсной фазы гелеобразные слои, обладающие повышенной вязкостью и механической прочностью, что затрудняет агрегацию частиц.
Коагуляция – это потеря агрегатной устойчивости, следствием которой является слипание частиц.
Коалиценция – слияние капель жидкой фазы.
Наиболее частой причиной коалеценции или коагуляции является добавление электролита. Минимальная концентрация электролита, при которой начинается коагуляция дисперсной системы, называется критической концентрацией или порогом коагуляции . Величина обратная порогу коагуляции называется коагулирующим действием KD.
|
КD= |
Коагуляция золей и электролитов подчиняется правилу Шульца-Гарди:
Коагулирущее действие оказывает ион, заряженный противоположно грануле. Коагулирущая способность электролита возрастает с увеличением заряда коагулирушего иона. Причём увеличение заряда на единицу увеличивает коагулирущую способность примерно на порядок (т.е. раз примерно в 10)).
т.е. ::= ::=0,016:0,0013
*Чё за фигня?!* (*)
∙x
Золь последовательно коагулировали несколькими электролитами. Пороги коагуляции, используемые в электролитах составляют:
электролит |
KN |
Mg |
P |
|
MgS |
Al |
|
50 |
0,917 |
43 |
49 |
0,81 |
0,099 |
Определите знак заряда золя:
Предположим, что коагулятором является анион. Проверяем. Из всего ряда электролитов, выбираем у кого заряд катиона и аниона будет одинаковым.
N
|
Шульц-Галди не выполняется в этом ряду
предположение о том, что ион не коагулирует не выполняется |
Другое предположение, что коагулянтом является катион. Катион имеет один и тот же заряд.
N |
N |
|
50 |
0,97 |
0,099 |
505 |
9,2 |
1 |
согласно правилу Шульца-Гарди-золь заряжена отрицательно. А для практических расчётов порога коагуляции применяют следующую формулу: