Влияние электролитов на z-потенциал

По характеру воздействия на поверхностный потенциал (потенциал ядра) j ⁰ электролиты подразделяются на индифферентные и неиндифферентные.

Индифферентные (безразличные) электролиты не имеют ионов, способных достраивать кристаллическую решетку агрегата. Поэтому такие электролиты не могут существенно изменить поверхностный потенциал j ⁰.

Неиндифферентные электролиты вызывают изменение j ⁰. Один из ионов неиндифферентного электролита (неиндифферентный ион) либо входит в состав кристаллической решетки агрегата, либо способен образовывать малорастворимое соединение с потенциалопределяющим ионом.

Например, для положительного золя AgI

электролиты KNO₃, NaNO₂ являются индифферентными, а KI, NaCl, AgNO₃ – неиндифферентными (из-за ионов I^–, Cl^–и Ag⁺).

Изменение z -потенциала вызывают все электролиты.

Влияние индифферентных электролитов. При добавлении к золю индифферентных электролитов потенциал ядра j ⁰ практически не изменяется, следовательно, общий заряд противоионов, необходимый для его полной компенсации, останется прежним, но изменится распределение противоионов в ДЭС. С увеличением концентрации электролита в золе увеличивается и концентрация противоионов, в том числе и в адсорбционном слое при постоянной толщине слоя. Следовательно, на диффузный слой останется меньшая доля противоионов. Поэтому диффузный слой сжимается, а z -потенциал уменьшается (рис.5).

 

Может быть достигнуто такое состояние, когда все необходимое для компенсации потенциала ядра количество противоионов будет находиться в адсорбционном слое, диффузный слой отсутствует, z -потенциал становится равным нулю, что отвечает изоэлектрическому состоянию системы (рис. 5, кривая 4).

Влияние неиндифферентных электролитов. Добавление к золю неиндифферентных электролитов сопровождается изменением j ⁰-потенциала.

Случай 1. В золь вводится электролит, содержащий потенциалопределяющие ионы. Например, в положительный золь AgI (формулу мицеллы см. на стр. 7) добавляется AgNO₃. При малых концентрациях электролита в золе вводимые с ним потенциалопределяющие ионы будут достраивать кристаллическую решетку агрегата, вызывая рост по абсолютному значению j ⁰- и z -потенциалов (рис. 6, кривая 2). При больших концентрациях, когда достройка кристаллической решетки завершена, электролит ведет себя как индифферентный: потенциал ядра j ⁰ больше не изменяется, а за счет увеличения концентрации противоионов (второго иона в электролите) происходит сжатие ДЭС и снижение z -потенциала (рис. 6, кривые 3, 4).

Максимум на зависимости z = f(c _эл) отвечает завершению достройки кристаллической решетки агрегата.

Случай 2. В золь вводится электролит, содержащий ионы, дающие с потенциалопределяющими ионами малорастворимое соединение. В этом случае, если неиндифферентный ион электролита способен достраивать кристаллическую решетку агрегата (входит в ее состав), возможна перезарядка золя.

Например, в положительный золь AgI с мицеллярной формулой

вводится KI. Вводимый с электролитом ион I^- будет образовывать с потенциалопределяющими ионами Ag⁺ малорастворимое соединение AgI. По мере увеличения концентрации KI в золе количество ионов Ag⁺ в ядре будет уменьшаться, следовательно, будет уменьшаться и потенциал ядра j ⁰, что приведет к сжатию ДЭС и снижению z -потенциала вплоть до нулевого значения (рис. 7, кривые 2, 3).

После введения в систему избытка йодида калия ионы I^-, способные достраивать кристаллическую решетку AgI, станут потенциалопределяющими, а ионы К⁺ – противоионами. Частицы золя приобретут отрицательный заряд:

.

Дальнейшее влияние KI на z -потенциал аналогично влиянию неиндифферентного электролита, содержащего потенциалопределяющие ионы. Минимум на кривой зависимости z -потенциала от концентрации электролита с _эл (рис. 7) отвечает концентрации с ₅, при которой достигается предельная адсорбция ионов I^- на агрегате (достройка кристаллической решетки завершена).