Строение частиц дисперсионной среды

Частицы дисперсной фазы золей имеют сложное строение, зависящее от условий их получения. Характерной особенностью таких частиц является избирательная адсорбция ионов на их поверхности.

Частицы дисперсной фазы золей, окружённые слоем частиц (молекул и ионов) дисперсионной среды, называются мицеллами (рис. 8, 9).

Агрегат (от лат. aggregatum – присоединение и франц. agregen – соединять, сцеплять) представляет собой кристаллическое или аморфное вещество, нерастворимое в дисперсионной среде. В большинстве случаев он состоит из молекул или атомов. Агрегат коллоидной степени дисперсности обладает свободной поверхностной энергией и высокой адсорбционной активностью. При этом, как правило, на его поверхности адсорбируются ионы, близкие по химической природе компонентам агрегата и находящиеся в дисперсионной среде в избытке.

Гранула (коллоидный ион) (от лат. grānulum – зёрнышко) – это система, состоящая из агрегата, адсорбированных потенциалопределяющих ионов, адсорбционного слоя противоположно заряженных ионов и молекул растворителя. Масса коллоидной частицы сосредоточена главным образом в её агрегате. Одноимённо заряженные коллоидные частицы испытывают взаимное отталкивание, что обеспечивает устойчивость золя.

Мицелла (коллоидная частица) (от лат. micellа, буквально – крошечка, частичка) – система, состоящая из электрически заряженной гранулы, диффузионного слоя противоположно заряженных ионов и молекул растворителя. В целом мицелла электрически нейтральна.

 

Строение мицеллы рассмотрим на примере образования золя иодида серебра в процессе реакции:

АgNО₃ + КI = АgI↓ + КNО₃;

 

Аg⁺ + NО₃^– + К⁺ + I^– = АgI↓ + К⁺ + NО₃^–.

 

Если достаточно концентрированные водные растворы иодида калия и нитрата серебра взяты в эквивалентных количествах, то образующиеся частицы иодида серебра, агрегируясь, увеличиваются в размерах, достигая величины, значительно превосходящей размеры агрегатов соответствующих коллоидных частиц, и, как результат, образуется осадок.

Если реакцию осуществляют с достаточно разбавленными растворами при небольшом избытке одного из реагентов, то выпадение осадка не происходит, а образуется золь иодида серебра.

На рис. 24 изображена схема строения мицеллы золя иодида серебра, образовавшегося при избытке нитрата серебра ).

 

 

 

mAgI + nAgNO₃ = {m[AgI]nAg⁺(n – x)NO₃^– }^x+ xNO₃^–

 

Рис. 24. Строение мицеллы золя иодида серебра при избытке нитрата серебра

Положительный заряд ядра коллоидной частицы определяется избытком адсорбированных ионов серебра на поверхности её агрегата. Эти ионы получили название потенциалопределяющих.

Находящиеся в дисперсной среде ионы, противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам, называются противоионами. Часть их (в данном случае нитрат-ионов), прочно связывается с ядром электростатическими и адсорбционными силами, образуя гранулу. Их называют противоионами адсорбционного слоя.

На рис. 25 изображена схема строения мицеллы золя иодида серебра, образовавшегося при избытке иодида калия ).

 

 

mAgI + nKI = {m[AgI]nI^– (n – x)K⁺}^x– xK⁺

 

Рис. 25. Строение мицеллы золя иодида серебра при избытке иодида калия