19.2 Будова міцел ліофобних золів
Виникнення зарядів на часточках золю зумовлено вибірковою адсорбцією іонів на їх поверхні. Часточки дисперсної фази називають міцелами. Міцела– це складний агрегат молекул та іонів. Розглянемо будову міцели золюAgJ, одержаного реакцією між розбавленими розчинамиAgNO3та КJ. Рівняння реакції в іонній формі має такий вигляд:
Ag+ + NO3– + K+ + J– = AgJ + NO3– + K+.
Якщо один з реагентів, наприклад КJ,узято в надлишку,то він виконує роль стабілізатору золю. За таких умов тисячі молекулAgJконденсуючись утворюють ядро міцели[mAgJ], деm – число молекул, що злиплися. На поверхні ядра адсорбуєтьсяn іонівJ–, оскільки вільні іониAg+у розчині після реакції відсутні. ІониJ–, які щільно прилягають до ядра, називаютьпотенціалвизначаючими.Ядро при цьому заряджається, і до нього з розчину притягаються протилежно заряджені іониK+, які утворюють адсорбційний шарпротиіонів–(n–x)K+.
Ядро міцели і адсорбційний шар разом утворюють негативно заряджену гранулу: {[mAgJ]×nJ–×(n–x)К+}–x. Решта протиіонів –хK+знаходиться на деякій відстані від поверхні гранули, утворюючи дифузійний шар протиіонів. Загалом міцела нейтральна, заряд несе на собі лише гранула. Одержана міцела має таку формулу:
{[mAgJ]×nJ–×(n–x)К+}–x×хК+.
Якщо добути золь AgJ за тією ж обмінною реакцією, але за наявності в розчині надлишкуAgNO3, роль потенціалвизначаючих іонів виконують іониAg+. Міцела золю в такому випадку має вигляд:
{[mAgJ]×nAg+×(n–x)NO3–}+x×хNO3–.
На рис. 19.2 зображені схеми обох міцел золю AgJ.
а б
Рисунок 19.2 – Будова міцел золю AgJ, добутого: а – за надлишку у розчині КJ; б – за надлишку у розчині AgNO3
19.3 Подвійний електричний шар на поверхні часточок
У золях біля поверхні часточок дисперсної фази завжди виникає подвійний електричний шар іонів (ПЕШ). Кожна точка електричного поля ПЕШ, утвореного потенціалвизначаючими іонами та протиіонами, характеризується певним значенням потенціалу – 0.
Сучасніуявлення про будову ПЕШ сформовані на основі таких положень.
ПЕШ утворено потенціалвизначаючими іонами, що знаходяться на поверхні твердої часточки і еквівалентною кількістю протиіонів, які знаходяться в дисперсійному середовищі поблизу поверхні часточки.
ПЕШ має плоскопаралельну структуру Потенціалвизначаючі іони рівномірно розподілені по поверхні часточок. Шар протиіонів складається з двох частин: щільного (адсорбційного) шару та дифузного шару.
Адсорбційний шар протиіонів щільно примикає до поверхні твердої часточки золю; він має товщину порядку діаметру гідратованих іонів – d.
В адсорбційному шарі падіння потенціалу dвідбувається лінійно.
Дифузний шар має товщину δ, його утворюють протиіони, що знаходяться від поверхні часточки на відстані більшій ніжd.
Протиіони дифузного шару зазнають електростатичного притягання до зарядженої поверхні часточки і одночасно піддаються тепловому руху. Внаслідок цього протиіони розташовуються в дифузному шарі нерівномірно, і падіння потенціалу в ньому – δвідбувається плавно по кривій. Зміна потенціалу ПЕШ колоїдних часточок показано на рис. 19.3.