Строение мицеллы

Мицеллой лиофобной системы называется гетерогенная микросистема, которая состоит из микрокристалла дисперсной фазы, окруженного сольватированными ионами стабилизатора.

Потенциалопределяющими называются ионы, адсорбирующиеся на поверхности частички твёрдой фазы (агрегата) и придающие ей заряд. Агрегат вместе с потенциалопределяющими ионами составляет ядро мицеллы.

Противоионы – ионы, группирующиеся вблизи ядра мицеллы.

Расположение противоионов в дисперсионной среде определяется двумя противоположными факторами: тепловым движением (диффузией) и электростатическим притяжением

Мицелла

Коллоидная частица

Диффузный слой

Адсорбционный

слой

Противоионы входящие в состав плотного адсорбционного слоя, называются «связанными» и вместе с ядром составляют коллоидную частицу или гранулу. Коллоидная частица (гранула) имеет заряд, знак которого обусловлен знаком заряда потенциалопределяющих ионов.

Противоионы, образущие диффузный слой - «подвижные» или «свободные».

Рассмотрим структуру мицеллы золя йодистого серебра, полученного обменной реакцией между йодистым калием и азотнокислым серебром при избытке йодистого калия. В этом случае строение образующихся мицелл отражает следующая реакция и схема:

KJ + AgNO_{3 (изб)} = AgI↓ + KNO₃

_{агрегат потенциал- противоионы диффузный}

_{образующие (диффузионный)}

_{ионы слой}

_ядро

_{адсорбционный слой}

_{коллоидная частица}

_{мицелла}

Правила построения мицеллы

1. Агрегатом является получающийся в ходе реакции осадок.

2. Потенциалобразующими ионами являются ионы, удовлетворяющие двум условиям:

а) данные ионы должны быть в строении вещества, которое находится в реакции в избытке или является стабилизатором;

б) данные ионы должны быть подобны ионам, находящимся в агрегате (правило Панета-Фаянса: на кристаллической поверхности агрегата адсорбируются те ионы, которые могут достроить её кристаллическую структуру).

3. Противоионами и ионами, образующими диффузионный слой, являются оставшиеся ионы вещества, которое находится в реакции в избытке или является стабилизатором.

4. Коэффициенты m, n, (n-x), x являются постоянными для любой мицеллы и численно не определены.

Цель работы: Получение коллоидных растворов различными методами и изучение их оптических свойств.

Оборудование: Стеклянные конические колбочки, прибор с направленным источником света.

Реактивы: Растворы йодистого калия 0,05 Н и азотнокислого серебра 0,05 Н, 2% спиртовой раствор канифоли, 1,5% раствор перманганата калия, 1% раствор гипосульфита, 20% раствор жёлтой кровяной соли, насыщенный раствор хлорного железа, 0,1 Н раствор щавелевой кислоты, дистиллированная вода, фильтровальная бумага.

Порядок работы:

• Методы конденсации.

1. Химическая конденсация.

1) Метод обменной реакции – получение золя иодида серебра.

а) в коническую колбочку налить 8 мл раствора азотнокислого серебра AgNO₃ и 10 мл раствора йодистого калия KJ. Записать реакцию, протекающую в колбе. Написать формулу образовавшейся мицеллы. Записать окраску золя в отражённом и проходящем свете. Наблюдать конус Тиндаля при попадании на раствор узкого направленного пучка свете.

б) в коническую колбочку налить 10 мл раствора азотнокислого серебра AgNO₃ и 8 мл раствора йодистого калия KJ. Записать реакцию, протекающую в колбе. Написать формулу образовавшейся мицеллы. Записать окраску золя в отражённом и проходящем свете. Наблюдать конус Тиндаля при попадании на раствор узкого направленного пучка свете.

2) Метод ОВР – получение золя двуокиси марганца.

В колбу налить 5 мл 1,5 % раствора перманганата калия KMnO₄ и добавить 50 мл дистиллированной воды. К полученному раствору по каплям добавить 1 мл 1 % раствора гипосульфита Na₂S₂O₃. Наблюдать образование вишнёво-красного золя двуокиси марганца. Записать реакцию, протекающую в колбе, (коэффициенты расставьте самостоятельно):

KMnO₄ + Na₂S₂O₃ + H₂O → MnO₂↓ + Na₂SO₄ + K₂SO₄ + KOH

Написать формулу мицеллы золя. Записать окраску золя в отражённом и проходящем свете. Наблюдать конус Тиндаля при попадании на раствор узкого направленного пучка свете.

2. Физическая конденсация.

1) Метод замены растворителя – получение золя канифоли.

В коническую колбу с 50 мл дистиллированной воды прилить 5 мл 2 % спиртового раствора канифоли и встряхнуть. Записать наблюдаемую окраску получившегося золя в отражённом и проходящем свете. Убедиться в наличие конуса Тиндаля при попадании на раствор узкого направленного пучка свете. Отметить, что остатки спирта являются стабилизатором данной коллоидной системы.

• Методы диспергирования.

1) Химическое диспергирование (пептизация) – получение золя берлинской лазури.

В коническую колбу налить 1,5 мл 20 % раствора жёлтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆] и 0,5 мл насыщенного раствора хлорного железа FeCl₃. Выпавший осадок берлинской лазури Fe₄[Fe(CN)₆]₃ перенести на фильтр, промыть дистиллированной водой и залить на фильтре 0,1 Н раствором щавелевой кислоты (СООН)₂. В результате пептизации осадка через фильтр в колбочку проходит синий золь берлинской лазури. Записать реакцию, протекающую в колбе. Написать формулу мицеллы золя. Записать окраску золя в отражённом и проходящем свете. Наблюдать конус Тиндаля при попадании на раствор узкого направленного пучка свете.

Вопросы к работе 4

1. Предмет коллоидной химии. Признаки коллоидного состояния Определение коллоидной системы.

2. Диспергационные способы получения коллоидных систем. Привести примеры.

3. Конденсационные способы получения коллоидных систем. Привести примеры.

4. Какие условия необходимы для образования коллоидного раствора?

5. Строение мицеллы. Какие ионы могут быть потенциалоопределяющими?

6. Три вида классификации коллоидных систем.

7. Аэрозоли, лиозоли, пирозоли.

8. Написать формулу мицеллы золя As₂S₃, если стабилизатором является раствор H₂S, который диссоциирует по первой ступени.

9. Напишите формулу мицеллы золя, полученного методом обменной реакции: Na₂CO₃ + MgCl₂  MgCO₃↓ + NaCl в избытке Na₂CO₃.

10. Напишите формулу мицеллы золя серы, получаемого по реакции

2H₂S(aq) + SO₂(g) = 3S + 2H₂O

с учетом того, что стабилизатор H₂S – двухосновная кислота. Укажите строение мицеллы.

11. Напишите формулу мицеллы золя сульфата бария, полученного в реакции нейтрализации между серной кислотой и гидроксидом бария:

а) в избытке кислоты,

б) в избытке основания.

Укажите строение мицелл.

12. Каково строение мицеллы золя берлинской лазури, полученного пептизацией осадка щавелевой кислотой? Как определить заряд коллоидной частицы.

13. Написать формулу мицеллы золя Au, если стабилизатором является раствор AuCl₃.

14. Напишите мицеллу золя берлинской лазури, полученного в реакции ионного обмена из К₄Fe(CN)₆ и FeCl₃ при избытке К₄Fe(CN)₆.

15. Напишите формулы мицелл сульфида цинка, образующихся при получении золя по следующей реакции:

ZnSO₄ + (NH₄)₂S → ZnS + (NH₄)₂SO₄

а) в случае избытка сульфата цинка;

б) в случае избытка сульфида аммония.

Лабораторная работа 5