СВОЙСТВА ЛИОФОБНЫХ ЗОЛЕЙ (коллоидных растворов)

Золи (коллоидные растворы) Золи (коллоидные растворы) – высокодисперсные системы с жидкой дисперсионной средой. Размер частиц дисперсной фазы – см. Лиофобные з Лиофобные золи – это золи в которых дисперсная фаза не способна взаимодействовать с дисперсионной средой, т.е. растворяться в ней. ЛИОФОБНЫЕ ЗОЛИ

Условия получения коллоидного раствора конденсационными методами 1. Золи получают в результате химической реакции; 2. В реакции должны участвовать 2 электролита; 3. Один из электролитов должен быть взят в избытке. Это электролит называют стабилизатором; 4. В результате реакции должен быть получен осадок - золь (мелкие твердые частицы – кристаллы).

Образование ДЭС путем ионной адсорбции Правило Панета-Фаянса На поверхности твердой частицы (кристалла) могут адсорбироваться: ионы, которые могут достроить кристаллическую решетку твердой частицы, т.е. ионы которые входят в состав твердой частицы.

MgCO 3 MgCl 2 + Na 2 CO 3 = MgCO 3 + 2NaCl золь стабилизатор Mg 2+ Cl - СО ). СО 3 2+, т.к. входит в состав кристалла Адсорбируются: 1). Mg 2+, т.к. входит в состав кристалла

Строение ДЭС 1. ДЭС образован потенциалопределяющими ионами (ПОИ), находящимися на поверхности кристалла и эквивалентным количеством противоионов (ПИ), находящихся в дисперсионной среде. 2. ПОИ прочно связаны с кристаллом хемосорбционными силами и равномерно распределены по ее поверхности, придавая ей свой заряд. 3. Слой ПИ имеет сложное строение и состоит из двух частей: адсорбционного слоя (АС) и диффузного слоя (ДС).

4. Адсорбционный слой примыкает к заряженной поверхности твердой частицы и имеет толщину d. ПИ, находящиеся в адсорбционном слое, называются ПИ адсорбционного слоя. Они прочно связаны с твердой частицей, перемещаясь вместе с ней и образуя коллоидную частицу. ПИ распределены в слое равномерно, поэтому падение потенциала происходит линейно и равно φ d. 5. Диффузный слой имеет толщину δ, его образуют те ПИ, которые находятся от поверхности кристалла на расстоянии больше d, но меньше δ. Эти ПИ связаны с кристаллом менее прочно, поэтому при его движении они отрываются. ПИ распределены в диффузном слое неравномерно, поэтому падение потенциала происходит нелинейно и равно φ δ.

6. Полное падение потенциала в ДЭС называется термодинамическим потенциалом φ 0 : φ 0 = φ d + φ δ Таким образом, в ДЭС происходит полная компенсация зарядов твердой поверхности и противоионов и на границе ДЭС потенциал равен При движении коллоидной частицы ДЭС разрывается. Место разрыва называется границей скольжения. 8. На границе скольжения возникает потенциал, который называют электрокинетическим потенциалом или дзета-потенциалом ζ.

4. Строение мицеллы лиофобного золя MgCl 2 + Na 2 CO 3 = MgCO 3 + 2NaCl Написать формулу мицеллы золя карбоната бария, стабилизированного хлоридом магния: золь стабилизатор n MgCl 2 m [MgCO 3 ]· nMg 2+ ПОИ ПИ ДС АС · (2n-x)Cl – }· x Cl – x+ n Mg n Cl - { (2n - х) (х) n(2+) + 2n (-) +(-x)(-) = +2n – 2n +x

m [MgCO 3 ]· nMg 2+ · (2n-x)Cl – }· x Cl – x+ { Тв. частица (кристалл) ПОИ Ядро ПИ адсорбционного слоя ПИ диффузного слоя Адсорбционный слой Диффуз- ный слой Коллоидная частица (гранула) Мицелла φ 0 >0 ζ >0 A B m [MgCO 3 ]· nMg 2+ · (2n-x)Cl – }· x Cl – x+ {

MgCO d λ A B δ φ r φ0φ0 ζ d - толщина адсорбционного слоя; λ – расстояние до границы скольжения; АВ – граница скольжения: δ – толщина диффузного слоя Mg 2+ Cl -

По отношению к кристаллу мицеллы электролиты могут быть: индифферентными неиндифферентными Виды электролитов

Индифферентные электролиты («безразличные») -это электролиты, ионы которых: не могут достроить кристаллическую решетку твердой частицы (т.е. не содержат ионы, образующие кристалл) По этой причине ионы этих электролитов: не могут быть потенциалопределяющими, а значит не могут поменять термодинамический потенциал поверхности φ 0.

Неиндифферентные электролиты («небезразличные») -это электролиты, ионы которых: могут достроить кристаллическую решетку твердой частицы (т.е. содержат ионы, образующие кристалл); Поэтому ионы этих электролитов: могут быть потенциалопределяющими, а значит могут изменить термодинамический потенциал поверхности φ 0.

Например. Определить вид следующих электролитов по отношению к мицелле: m [MgCO 3 ] · nMg 2+ · (2n-x)Cl – }· x Cl – x+ { Электролит Тип электролита Объяснение MgCl 2 Н Содержит Mg 2+ Mg(NO 3 ) 2 Н Содержит Mg 2+ Na 2 CO 3 Н Содержит СО 3 2- K 2 CO 3 Н Содержит СО 3 2- AgF и Не содержит Mg 2+ и СО 3 2- CuCl 2 И Не содержит Mg 2+ и СО 3 2- K 2 SO 4 И Не содержит Mg 2+ и СО 3 2- Na 3 PO 4 ИНе содержит Mg 2+ и СО 3 2-

Влияние электролитов на ζ - потенциал 1. Влияние индифферентных электролитов

добавление индифферентного электролита не изменяет φ 0 ; добавление индифферентного электролита не изменяет φ 0 ; добавление индифферентного электролита приводит к сжатию ДЭС, т.е. уменьшению ζ - потенциала; добавление индифферентного электролита приводит к сжатию ДЭС, т.е. уменьшению ζ - потенциала; сжимает ДЭС тот ион электролита, у которого знак такой же как у противоиона мицеллы. Этот ион называется ионом-конкурентом; чем больше заряд иона-конкурента, тем сильнее он сжимает ДЭС; ион-конкурент с зарядом 3 и более и добавленный в большом количестве, вызывает перезарядку коллоидной частицы (адсорбционную перезарядку): изменяет ζ – потенциал, при неизменном φ 0

m [MgCO 3 ] · nMg 2+ · (2n-x)Cl – }· x Cl – x+ { Эл-т Ион- конкурент 1CuCl 2 Cl - 2K 2 SO 4 SO Na 3 PO 4 PO 4 3- φ r φ0φ0 исходный ζ (max) ζ1ζ1 ζ2ζ2 ζ3ζ3 ζ 3 (max) В случае 3 (max) изменился знак ζ-потенциала (произошла перезарядка коллоидной частицы).

2. Влияние неиндифферентных электролитов добавление неиндифферентного электролита изменяет φ 0 ; добавление неиндифферентного электролита изменяет φ 0 ; Добавление неиндифферентного электролита приводит к сжатию ДЭС, т.е. уменьшению ζ-потенциала; Добавление неиндифферентного электролита приводит к сжатию ДЭС, т.е. уменьшению ζ-потенциала; Неиндифферентный электролит Неиндифферентный электролит тот, который образовал ДЭС (стабилизатор) тот, который образовал ДЭС (стабилизатор) тот, который был в недостатке или имеет ПОИ противоположного знака повышает φ˚ при добавлении в большом количестве снижает ζ -потенциал вплоть до 0 понижает φ˚ при добавлении в большом количестве вызывает перезарядку поверхности частицы – химическую перезарядку (меняется знак φ˚ и ζ -потенциал на противоположный)

m [MgCO 3 ] · nMg 2+ · (2n-x)Cl – }· x Cl – x+ { Эл-т 1MgCl 2 2Mg(NO 3 ) 2 3Na 2 CO 3 4K 2 CO 3 φ r φ0φ0 исходный ζ 1, 2 3, 4 3, 4 (max) ζ 1,2 ζ 3,4 В случае 3, 4 (max) изменились знаки потенциалов φ 0 и ζ (произошла перезарядка поверхности частицы). ζ 3,4 (max)