 |
Электрические свойства коллоидных систем
|
|
|
|
Знание строения мицеллы помогает найти знак заряда коллоидной частицы. Зная знак заряда коллоидной частицы, можно предсказать влияние электролитов на коагуляцию (правило значности и валентности Шульце-Гарди), возможность взаимной ковагуляции 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: AgNO3+KCI→AgCI↓ + KNO3
2. Установить состав ядра коллоидной частицы. Это вещество, образующее остаток – AgCI; хлористое серебро имеет ионную кристаллическую решетку, состоит из ионов Ag+ и CI-. Состав ядра – m AgCI (m – 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 AgNO3 и 5 мл 0,01 н раствора KCI. В избытке - AgNO3.
4. Сравнить ионы вещества, находящиеся в растворе в избытке, с ионами, входящими в состав ядра.
Ядро - Ag+ CI-,
Вещество в избытке - Ag+ NO-3.
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 AgCI n Ag+.
6. Обратите внимание на заряд образующейся системы, в данном случае – положительный.
7. Выбрать противоионы. Это тоже ионы вещества, находящиеся в избытке. В данном случае AgNO3 дает:
Ag+ NO-3.
потенциалопределяющие ионы противоионы
8. Продолжить схему строения мицеллы, записав слой противоионов:
потенциалопределяющие ионы
|
|
|
ядро ионы противоионы
m AgCI n Ag+ (n-x) NO-3.
Противоионы взаимодействуют со слоем потенциалопределяющих ионов кулоновскими силами. Поэтому число этих ионов (n-x) несколько меньше количества потенциалопределяющих ионов (n).
9. Зафиксировать знак заряда записанной вами системы – коллоидной частицы
m AgCI n Ag+ (n-x) NO-3.
Поскольку n>(n-x), то вся система заряжена положительно.
10. Завершить запись мицеллы, указав диффузный слой, который состоит из остальных противоионов.
{ m[AgCI] n Ag+ (n-x) NO-3 x NO-3
Ядро потенциал противоионы
определяя
ющие ионы
коллоидная частица
мицелла
Решение типовой задачи
Вычислить величину 
потенциала гидрозоля трехсернистого мышьяка, если градиент внешнего поля при электрофорезе составил 3,5 в/см, а скорость перемещения частиц равнялась 0,002 см/с.
Решение. потенциал. Связанный с зарядом коллоидной частицы, - важнейшая характеристика устойчивости золя. Величину ε потенциала находят по данным электрофореза с использованием формулы:
=,
η- вязкость, пуазы;
скорость перемещения частиц, см/сек;
градиент внешнего поля, В/см;
диэлектрическая проницаемость среды.
Подставляя в формулу π=3,14, η(для воды) 0,01 пуаз, Д воды 81 и учитывая множитель 3002, получим:
εв=139,55 u/H.
Подставляя в формулы данные задачи, получим:
εв=139,55·0,002:3,5=0,0797 в =79,7 мв.
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 рассеянии света Рэлея?
3. В чем сущность закона рассеяния света Рэеля? Как а 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 выделяются 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 ε-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 ε-потенциала.
| № задачи | Электролиты, нормальность | |
| 0,01 н KCI | 0,001н AgNO3 | |
| 0,001н KCI | 0,010н AgNO3 | |
| 0,01н KCI | 0,001н AgNO3 | |
| 0,001н KCI | 0,01н AgNO3 | |
| 0,03н AgNO3 | 0,001н KBr | |
| 0,001н NaBr | 0,01н AgNO3 | |
| 0,01н LiJ | 0,005н AgNO3 | |
| 0,05н AgNO3 | 0,001н LiJ | |
| 0,01н RbBr | 0,0005н AgNO3 | |
| 0,0004н RbBr | 0,01н AgNO3 |
141-150. Что такое электрофорез? Как величина скорости электрофореза зависит от величины ε-потенциала? Вычислить величину ε-потенциала указанного ниже золя.
| № задачи | Дисперсная фаза – дисперсионная среда | Скорость перемещения частиц, см/с | Градиент внешнего поля, В/см (Н) | Диэлектрическая проницаемость | Вязкость, пуаз |
| Почва-вода | 0,8·10-4 | 1,2 | 0,01 | ||
| Почва-вода | 1,4·10-3 | 3,2 | 0,01 | ||
| Свинец-метанол | 1,1·10-4 | 3,1 | 6,1·10-3 | ||
| Кварц-вода | 3,0·10-3 | 0,01 | |||
| Сульфид мышьяка-вода | 1,73·10-3 | 0,01 | |||
| Золото-вода | 2,2·10-4 | 0,01 | |||
| Олово-этанол | 1,8·10-2 | 25,5 | 0,012 | ||
| Висмут-вода | 1,1·10-3 | 0,01 | |||
| Хлорид серебра-вода | 1·10-3 | 3,2 | 0,01 | ||
| Платина -вода | 2,1·10-4 | 1,4 | 0,01 |
|
|
|
