Влияние электролитов на величину электрокинетического потенциала. Изоэлектрическое состояние

Распределение ионов в ДЭС, особенно в его диффузной части, является функцией концентрации электролитов в объеме раствора. Следовательно, концентрация электролита влияет на величину x-потенциала.

По отношению к коллоидным растворам электролиты можно подразделить на индифферентные и неиндифферентные.

В индифферентных электролитах отсутствуют ионы, которые могли бы специфически адсорбироваться на поверхности коллоидных частиц. Неиндифферентные электролиты содержат такие ионы.

Введение в коллоидные растворы индифферентных солей сопровождается двумя явлениями:

1) ионным обменом между противоионами ДЭС и ионами добавленного электролита;

2) сжатием диффузной атмосферы вокруг поверхности частиц.

В качестве примера рассмотрим процессы, происходящие при добавлении раствора NaNO₃ к золю AgI с отрицательно заряженными частицами. В таком золе противоионами служат катионы K⁺. Между введенными ионами Na⁺ и противоионами ДЭС (K⁺) происходит ионный обмен. Взаимодействие ионов K⁺ и Na⁺ с ионами I^‑, являющимися потенциалобразующими, примерно одинаково, поэтому их взаимный обмен подчиняется в основном закону действующих масс. Диффузный слой содержит смесь тех и других ионов.

Однако здесь проявляется и другая сторона действия электролита, поскольку добавка электролита приводит к повышению ионной силы раствора. Согласно теории Дебая—Хюккеля, с повышением ионной силы раствора уменьшается толщина ионной атмосферы и происходит сжатие диффузной части ДЭС. При этом некоторое число противоионов переходит из диффузного слоя в адсорбционный. Следствием такого распределения противоионов является снижение величины x-потенциала (рис. 2 – кривая 1)

Рис. 2. Зависимость x-потенциала золя от концентрации введенных

электролитов: 1 — NaNO₃, 2 — Ca(NO₃)₂, 3 — Al(NO₃)₃, 4 — Th(NO₃)₄;

заштрихованная область отвечает неустойчивому состоянию золя.

Влияние электролитов усиливается, если в их составе имеются многозарядные ионы (Cu²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Th⁴⁺). Многозарядные катионы более активно взаимодействуют с отрицательными зарядами (в данном случае с ионами I^‑). Вследствие этого такие ионы вытесняют ионы ионы K⁺ из диффузного и адсорбционного слоев в раствор, становясь на их место. При этом падение ξ-потенциала происходит быстрее, чем при действии однозарядных ионов (рис. 2 – кривая 2).

При добавлении электролитов с ионами, имеющими заряд 3, 4 и более, может происходить не только снижение ξ-потенциала до нулевого значения, но и перемена знака заряда коллоидной частицы (рис. 2 – кривые 3,4). Это явление называют перезарядкой золей. Многозарядные катионы перезаряжают отрицательные золи, а многоосновные анионы - положительные золи. При перезарядке золей ξ-потенциал в какой-то момент времени принимает нулевое значение, при этом общий заряд коллоидной частицы тоже близок к нулю. В этом случае говорят, что коллоидная частица находится в изоэлектрическом состоянии. Явление перезарядки возникает из-за сверхэквивалентной адсорбции многозарядных ионов