Автор работы: Пользователь скрыл имя, 25 Ноября 2012 в 22:01, лабораторная работа
Для получения и длительного существования коллоидных растров или солей требуются следующие условия:
1) наличие нерастворимых или слабо растворимых веществ как условие образование двух фаз - дисперсной и дисперсионной;
2) достижение коллоидной степени дисперсности вещества дисперсной фазы;
3) наличие стабилизатора в виде небольшой добавки, чаще всего электролита, для сообщения коллоидным частицам одноименных зарядов, как условия агрегативной устойчивости золя.
Формула и схема мицеллы гидрозоля Ag , получаемого при избыткиK по реакции К + + - + Ag + + NO3 - = Ag + K +, схема распределения избыточных ионов в ДЭС и изменения потенциала в зависимости от расстояния показаны на рис.
n - потенциалоопределяющие ионы (внутренняя обкладка ДЭС).
(n-x)K+ }xK+ - противоионы (внешняя обкладка ДЭС).
(n-x)K+ } – ассоциированные противоионы.
xK+ - диффузный слой.
n (n-x)K+ } – адсорбционный или плотный слой.
Система в целом электронейтральна, т.е. число зарядов внутренней обкладки должно быть равно числу зарядов противоионов. Толщина адсорбционного или плотного слоя δ имеет порядок ионного диаметра. Толщина диффузного слоя зависит от температуры, концентрации и заряда ионов в растворе.
По Дебаю толщина ( ) ионной атмосферы равна:
где n – объемная концентрация ионов,
ƶ- валентность,
К – постоянная,
- диэлектрическая проницаемость среды,
F – число Фарадея,
- ионная сила раствора.
Таким образом, рост концентрации и заряда ионов приводит к переходу ионов диффузного слоя в плотный слой, а следовательно, к сжатию ДЭС.
По теории Гуи-Чепмена в диффузном слое изменение потенциала с расстоянием для случая слабо заряженной поверхности ( ≤ 100 мВ), электролит 1-1) следующее:
где потенциал на поверхности частицы или термодинамический потенциал.
Для сильнозаряженной поверхности:
Падение потенциала в плотном слое принимается линейным. Под действием внешних сил – электрических, механических, гравитационных – происходит смещение фаз (дисперсной и дисперсионной среды) относительно друг друга по границе скольжения (электрокинетические явления). Потенциал границы скольжения определяется как электрокинетический или дзота ( ) – потенциал. - потенциал – это разность потенциалов между границей скольжения и глубиной раствора; он характеризует объемный заряд жидкой фазы, а следовательно, электрокинетические явления, обусловленные ионами диффузного слоя.
Граница скольжения в разбавленных растворах совпадает с границей между плотным и диффузным слоем; в концентрированных – может не совпадать. Поэтому в общем случае - потенциал не всегда может быть отождествлен с падением потенциала в диффузном слое.
Для разбавленных растворов при Х=δ, = ,
Увеличение концентрации и зарядов ионов приводит, как было отмечено, к сжатию диффузного слоя, а следовательно, к уменьшению - потенциала.
Движение под действием внешнего электрического поля а) свободных частиц дисперсной фазы (суспензии, эмульсии, золя) в дисперсной среде называется электрофорезом (катафорезом), б) жидкости относительно неподвижной твердой фазы (капиллярные системы, гели) называются электроосмосом.
Возникновение электрического
поля при механическом
Электофорез
Движение частицу дисперсной фазы в жидкости в постоянном электрическом поле схематически изображаются:
Отрицательно заряженная коллоидная частица приобретает направленное движение в сторону положительного полюса, тогда как диффузный слой перемещается в противоположном направлении.
Согласно уравнения
,
где - диэлектрическая постоянная
или
где H = F/l, в/см – градиент потенциала,
, см/сек – скорость перемещения частиц.
Таким образом, с помощью электрофореза можно определить знак заряда частиц дисперсной фазы. Измерив линейную скорость движения частиц (линейную скорость перемещения границы раздела коллоидный раствор - чистая дисперсионная среда), можно вычислить потенциал на поверхности скольжения - злектрокинетический потенциал ( - потенциал).
Для тех же целей используется измерение скорости электроосмоса.