Коллоидные растворы. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем.

Большинство веществ и материалов, которые возникают естественным или создаются искусственным путем, находятся в раздробленном состоянии. Особенности свойств веществ и материалов, обусловленных их раздробленностью, изучает коллоидная химия – наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях.

Коллоидное состояние вещества – это состояние, в котором вещество находится в высокодисперсном (сильно раздробленном) виде, отдельные его частицы являются не молекулами, а агрегатами, состоящими из множества молекул.

Молекулы среды, в которой диспергированны коллоидные частицы образуют другую фазу, следовательно, коллоидный раствор представляет собой гетерогенную систему.

Наиболее типичный процесс для коллоидных систем – коагуляция, т.е. слипание отдельных агрегатов под действием межмолекулярных сил.

 

Строение мицеллы.

Коллоидные частицы представляют собой образования со сложной структурой - мицеллы (лат. micella – крошка, крупинка).

Строение мицелла:

 Мицелла состоит из электронейтрального агрегата и ионогенной части. Масса коллоидной частицы сосредоточена главным образом в агрегате, который состоит из сотен атомов и молекул. Агрегат может иметь как аморфное, так и кристаллическое строение.

Ионогенная часть мицеллы делится на адсорбционный слой и диффузный слой. Агрегат в результате избирательной адсорбции ионов или ионизации поверхностных молекул приобретает заряд. Ионы, определяющие заряд агрегата, называются потенциал-определяющими.

Агрегат и потенциал-определяющие ионы образуют ядро, в состав которого входят молекулы, нерастворимые в данной дисперсионной среде. С заряженной поверхностью ядра устойчиво связано некоторое число ионов противоположного знака – противоионов.

Потенциал-определяющие ионы и связанные противоионы образуют адсорбционный слой.

Агрегат вместе с адсорбционным слоем называют гранулой (частицей), которая ограничивается плоскостью скольжения.

Заряд гранулы равен сумме зарядов прочно связанных противо- и потенциал-определяющих ионов. За плоскостью скольжения располагается диффузный слой.

Слабосвязанная с агрегатом часть противоионов образует диффузный слой (внешний), у него тот же знак.

Выводы:

1) Из растворов на поверхности коллоидных частиц (агрегатов) адсорбируются ионы, близкие по своей природе и составу агрегата.

2) Противоионы, связанные в адсорбционном слое, уменьшают заряд агрегата, создаваемый поверхностно ядерными ионами, но не нейтрализуют его целиком.

3) Знак заряда гранулы определяется знаком потенциал-определяющих ионов, т.к. они находятся в адсорбционном слое в избыточном количестве.

4) Противоионы диффузного слоя нейтрализуют свободный (избыточный) заряд гранулы: мицелла в целом электронейтральна.

 

Правила составления мицелл.

1) Основа мицеллы – агрегат, нерастворимый в данной дисперсионной среде, состоящий из множества молекул (атомов) вещества (осадка).

2) Потенциал-определяющие ионы составляют ионы вещества, которое находится в избытке, причем это будут ионы по природе близкие этому агрегату.

Пример: KJ+AgNO3      KNO3 + AgJ  

3) Противоионный слой.

 

 

Рис.. Строение мицеллы