Министерство Здравоохранения Республики Узбекистан Министерство Высшего и специального образования Республики Узбекистан

Строение мицеллы коллоидных частиц
Строение коллоидных соединений удобно рассмотреть на примере строения коллоидной частицы AgI. Реакция образования коллоидной частицы AgI протекает по следующей схеме:
AgNO₃ + KI = AgI +KNO₃
Ионы Ag⁺ и I^- в труднорастворимом соединении AgI образуют кристаллическую решетку. Новообразованные частицы AgI вначале имеют аморфное строение, затем постепенно кристаллизуются. Если исходные вещества (AgNO₃ и KI) взяты в реакцию в эквивалентном количестве, то частицы – кристаллы растут, достигая значительной величины, превосходящей размеры коллоидной частицы и быстро выпадают в осадок. В случае, когда одно из исходных реагентов взято в избытке, размер образующихся частиц AgI будет соответствовать размерам коллоидных частиц, так как реагент, взятый в избыточном количестве будет служить стабилизатором, сообщающим устойчивость коллоидной частице AgI. При избытке КI в растворе увеличится концентрация ионов К⁺ и I^-. Согласно правилу Панета – Фаянса, построение кристаллической решетки может идти только за счет ионов, входящих в состав этой кристаллической решетки. Поэтому, ионы I^- будут продолжать достраивать кристаллическую решетку ядра, сообщая ему заряд, определяющий так называемый электротермодинамический потенциал или Е-потенциала, ,. Эти ионы также называют потенциалопределяющими ионами. Величина электротермодинамического потенциала для большинства коллоидных частиц равна 1 в. Частицы с таким относительно высоким зарядом притягивают оставшиеся в растворе противоположно заряженные ионы К⁺( противоионы). Начнется процесс адсорбции противоинонов. При этом между адсорбированными ионами и свободными ионами установится динамическое равновесие. Основная часть противоионов, адсорбированная на ядре коллоидной частицы, вместе с потенциалопределяющими ионами образует адсорбционный слой. Ядро и адсорбционный слой образуют гранулу. Гранула имеет электрический потенциал того же знака, что и Е-потенциал, но величина его меньше и зависит от количества противоионов в адсорбционном слое. Так, если 90% их адсорбировано, то потенциал гранулы составит 10% от Е-потенциала. Потенциал гранулы называется электрокинетическим или дзета-потенциалом (ζ-потенциал). Кинетическим его называют потому, что он может быть обнаружен и измерен при движении частиц в электрическими силами притяжения вблизи гранулы, образуя диффузный слой. Гранула вместе с диффузным слоем образует мицеллу.
Толщина диффузного слоя различна, так ка зависит от ионной силы раствора: чем ионная сила выше, тем толщина слоя меньше. Концентрация противоионов в диффузном слое убывает по направлению к периферии; соответственно этому убывает и потенциал частицы, падая на границе диффузного слоя до нуля. Таким образом, мицелла всегда электронейтральна.
Строение мицелл AgI в избытке КI можно изобразимть схемой

гранула
мицелла
Устойчивость коллоидных растворов обусловлена присутствием стабилизатора, т.е. электролита, и зависит от величины заряда гранулы (ζ – потенциала). Чем выше этот потенциал, тем сильнее оказываются силы взаимного отталкивания частиц, препятствующие их объединению при столкновениях, наблюдающихся в результате броуновского движения. Строение коллоидной мицеллы AgI в избытке АgNO₃ можно представить следующим образом:

гранула
мицелла

Потенциалопределяющими ионами являются I-, а противоионами – К +. Если все противоионы К+ из диффузного слоя переместятся в адсорбционный, то ζ – потенциал снизится до нуля и гранула станет электронейтральной (или изоэлектрической):

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Опыт 1. Получение золя гидроксида железа методом гидролиза

Поместите в пробирку 1 мл 2% раствора FeCI₃, добавьте 10.0 мл дисцилированной воды. Смесь взболтайте и нагрейте до кипения. Объясните происходящие явления. Напишите формулу мицеллы гидроксида железа. Возьмите в другую пробирку 2,0 мл полученного раствора золя и добавьте несколько капель 0,1 моль/л Na₂S0₄. Объясните наблюдаемые явления. Раствор золя гидроксида железа сохраните для следующих опытов.