Строение коллоидной частицы

Строение  коллоидных частиц

В общем случае коллоидные частицы представляют собой  сложное образование. Обладая значительными  размерами (по сравнению с размером частиц в истинных растворах), коллоидные частицы сорбируют на своей поверхности то или иное количество частиц дисперсионной среды, а также заряженные частицы истинного раствора, если они присутствуют в системе. Рассмотрим строение коллоидной частицы, гак называемой мицеллы.

Коллоидный раствор  можно получить обменной реакцией. Рассмотрим образование иодида серебра  при сливании разбавленных растворов  нитрата серебра и иодида калия:

AgNO3 + KI = AgI + KNO3,

Если иодид  калия и нитрат серебра взяты  в эквивалентных количествах, частицы  AgI растут, достигая размеров, превосходящих размеры коллоидных частиц, и быстро выпадают в осадок. Если же реакцию проводят с разбавленными растворами, то осадок не выпадает, а образуется коллоидный раствор иодида серебра. Основную массу мицеллы составляет ядро – мельчайший кристаллик иодида серебра, состоящий из большого числа молекул: m(AgI).

Полученное ядро является носителем свободной поверхностной  энергии, поэтому на его поверхности  идет адсорбционный процесс. Согласно правилу Пескова – Фаянса, на поверхности ядра мицеллы адсорбируются ионы, имеющиеся в составе ядра, т.е. адсорбируются ионы, находящиеся в избытке. Если получать раствор при избытке иодида калия, то адсорбироваться будут ионы иода. Ионы иода достраивают кристаллическую решетку ядра, образуя адсорбционный слой, и придают ядру отрицательный заряд: m[AgI]nI־. Эти ионы, адсорбирующиеся на поверхности ядра и придающие ему заряд, называются потенциалопределяющими ионами.

В растворе находятся  также ионы противоположные по знаку  потенциалопределяющим ионам, их называют противоионами. В данном случае это катионы К+, которые электростатически притягиваются потенциалопределяющими ионами адсорбционного слоя, образуя гранулу:

{m [AgI]nI־ (n – x)K+}x־

В адсорбционном  слое гранулы преобладают потенциалопределяющие  ионы I־, число которых можно обозначить n, а количество противоионов K+– (n-x). Оставшаяся часть противоионов образует диффузный слой ионов. Ядро с адсорбционным и диффузным слоями называется мицеллой:

{m [AgI]nI־ (n - x)K+}x־xK+

Если получать золь иодида серебра при избытке  нитрата серебра, т.е. при избытке  Ag+, то коллоидная частица благодаря адсорбции ионов Ag+ на поверхности ядра получит положительный заряд.

{m[AgI]nAg+(n - x)NO3}x+xNO3  (гранула положительна) 

{m[AgI]nI־(n - x)K+}x־xK+             (гранула отрицательна)

Числа m, n, x в зависимости от условий приготовления золей могут меняться в широких пределах, т.е. мицелла не имеет строго определенного состава.

Таким образом, мицелла – электрически нейтральная коллоидная частица, способная к самостоятельному существованию. Она определяет все основные свойства коллоидной системы. Состоит мицелла из ядра кристаллического или аморфного строения, адсорбционного (неподвижного относительно частицы) и диффузного (подвижного) слоев. При пропускании постоянного тока через коллоидный раствор к электродам движутся не мицеллы, которые электронейтральны, а только гранулы.

Наличие одноименного заряда у всех частиц золя является фактором его устойчивости. Заряд препятствует слипанию и укрупнению коллоидных частиц, т.е. коагуляции. Стабильность (устойчивость) коллоидных частиц объясняется тем, что на поверхности ядер адсорбируется определенный вид потенциалопределяющих ионов. Те электролиты, ионы которых являются потенциалопределяющими, следует считать стабилизаторами, а ионы, которые адсорбируются поверхностью ядер, - стабилизирующими ионами. При этом на ядре адсорбируются те ионы стабилизатора, которые содержат элементы, общие с ядром.