Электрические свойства коллоидных систем

Знание строения мицеллы 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: АgNОз + KC1 AgCl + КNО .

2. Установить состав ядра коллоидной частицы. Это веще­ство, образующее осадок - AgC1; хлористое серебро имеет ионную кристаллическую решетку, состоит из ионов Ag - и С1 . Состав ядра - т AgC1 (т - 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 АgNО и 5 мл 0,01 н раствора КСl. В избытке АgNО .

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

ядро - Ag C1 ,

вещество в избытке - Аg NО .

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 mAgC1nAg .

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

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

Ag NО ­

потенциалопределяющие противоионы

ионы

8. Продолжить схему строения мицеллы, записав слой про­тивоионов:

потенциалопределяющие

ядро ионы противоионы

mAgС1 п Ag (п-х) NО ­

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

mAgCl nAg (n-x)NO

ядро незаряжено положительно отрицательно

заряженный заряженный

слой слой

Поскольку n > (n-х),то вся система заряжена положитель­но.

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

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 - вязкость, пуазы;

u – скорость перемещения частиц, см/сек;

H – градиент внешнего поля, В/см;

D – диэлектрическая проницаемость среды.

Подставляя в формулу = 3,14, (для воды) 0,01 пказ, Д воды 81 и учитывая множитель 300 , получим:

в=139,55 u/H.

Подставляя в формулы данные задачи, получим:

в=139,55 0,002:3,5=0,0797в=79,7мв.

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 s-по­тенциала со скоростью электрофореза?

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

ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

131-140. Напишите формулы мицелл, полученных слива­нием равных объемов электролитов указанной ниже концен­трации. Приведите названия всех слоев мицеллы.

Укажите место возникновения -потенциала.

№ задачи	Электролиты, нормальность
	0,01 н Kl	0,001 н AgNO
	0,001 н Kl	0,010 н AgNO
	0,01 н KCl	0,001 н AgNO
	0,001 н KCl	0,01 н AgNO
	0,03 н AgNO	0,001 н KBr
	0,001 н NaBr	0,01 н AgNO
	0,01 н LiJ	0,005 н AgNO
	0,05 н AgNO	0,001 н LiJ
	0,01 н RbBr	0,0005 н AgNO
	0,0004 н RbBr	0,01 н AgNO

141-150. Что такое электрофорез? Как величина скорости электрофореза зависит от величины -потенциала? Вычислить величину -потенциала указанного ниже золя.